物联网感知与数据采集

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1、物联网工程概论主讲教师王良民MAIL:wanglm@ujs.edu.cn熊书明MAIL:xsm@ujs.edu.cn7/29/20211江苏大学计算机科学与通信工程学院第三讲内容安排感知节点与传感芯片几类典型感知节点节点组织结构网关节点传感器与传感板RFID读写系统RFID标签RFID读写器节点定位GPS与位置计算基于距离的节点定位距离无关的节点定位数据采集与A/D转换数据采集模块组成A/D转换原理7/29/20212江苏大学计算机科学与通信工程学院第三讲内容安排感知节点与传感芯片几类典型感知节点节点组

2、织结构网关节点传感器与传感板RFID读写系统RFID标签RFID读写器节点定位GPS与位置计算基于距离的节点定位距离无关的节点定位数据采集与A/D转换数据采集模块组成A/D转换原理7/29/20213江苏大学计算机科学与通信工程学院几类典型感知节点1.特定传感器平台特定传感器平台侧重于节点的超低功耗和体积微型化设计，但同时也决定了其处理能力和传输能力非常有限。UCBerkeley大学的Spec节点就是在2.5mm×2.5mm的硅片上集成了处理器、RAM、通信接口和传感器的一种节点，它依靠一个附带的微型电

3、池供电可以连续工作几年。另外，由UCBerkeley研发的SmartDust也是一种超微型的节点，其体积的设计目标是1mm3左右。为了减少体积和功耗，SmartDust放弃了传统的射频通信方式，而是采用光通信作为它的通信方式，由于采用了光通信的主动和被动两种工作模式，其功耗可以进一步降低。SmartDust节点采用了微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems，MEMS）技术。7/29/20214江苏大学计算机科学与通信工程学院例:7/29/20215江苏大学计算机科学与通信工

4、程学院2.通用传感器平台UCBerkeley的Mica系列节点为典型代表，主要包括Rene、Mica、Mica2、Mica2dot和MicaZ等不同版本，还包括性能增强版本IRIS节点。另外，还包括SUN公司生产的SUNSPOT节点，我国中科院计算技术研究所宁波分部设计生产的GAINSJ系列节点。几类典型感知节点7/29/20216江苏大学计算机科学与通信工程学院几类典型感知节点MicaZ节点MicaZ节点采用Atmel公司的ATMega128L微处理器，该处理器是8位的CPU内核，工作在7.37MHz

5、，内部具有128KB的FLASHROM，可用于存放程序代码和一些常数。具有4KB的SRAM，用于暂存一些程序变量和处理结果。在MicaZ节点上的射频通信模块采用CC2420芯片，支持IEEE802.15.4标准，传输速率达到250kbps，具有硬件加密（AES-128）功能。MicaZ节点能够通过标准51针扩展接口与多种传感器板和数据采集板连接，支持模拟输入、数字I/O、I2C、SPI和UART接口，使其易于与其它外设连接，比如，可扩展连接Crossbow公司的MTS400传感器板，可以采集光、温度、气

6、压、加速度/振动、声音和磁场等信息。7/29/20217江苏大学计算机科学与通信工程学院几类典型感知节点7/29/20218江苏大学计算机科学与通信工程学院几类典型感知节点2.通用传感器平台GAINSJ节点GAINSJ节点采用了Jennic公司的SoC芯片JN5139，此芯片集成了MCU和RF模块。GAINSJ节点由宁波中科设计、生产。节点板上具有温/湿度传感器，与PC机采用RS-232通信接口相连，而且提供了JN5139的I/O扩展端口，并将其引到节点的插排上，用户可以根据不同的应用需求进行设计开发。

7、每个GAINSJ节点都拥有ZigBeeLicense，用户可以无限制地使用而不必再为此支付任何费用。7/29/20219江苏大学计算机科学与通信工程学院几类典型感知节点7/29/202110江苏大学计算机科学与通信工程学院几类典型感知节点3.高性能传感器平台Imote2是一款先进的无线传感器节点平台，集成了Intel公司低功耗的PXA271XScaleCPU和兼容IEEE802.15.4的CC2420射频芯片。IntelPXA271处理器可工作于低电压（0.85V）、低频率（13MHz）的模式，可进行低

8、功耗操作，该处理器支持几种不同的低功耗模式，如睡眠和深度睡眠模式。Imote2节点使用动态电压调节技术，频率范围可从13MHz达到416MHz。Imote2的正反两面都设计有扩展接口等标准组件，正面提供标准I/O接口，用于扩展基本的芯片；反面附加高速接口，用于特殊I/O。正反两面都可以连接的电池板为系统提供电源。Imote2可用于数字图象处理、状态维修、工业监控和分析和地震及振动监控等领域。7/29/202111江苏大学计算机科学与通信工程