物联网是个交叉学科,涉及通信技术、传感技术、网络技术以及RFID技术、嵌入式系统技术等多项知识,但想在本科阶段深入学习这些知识的难度很大,而且部分物联网研究院从事核心技术工作的职位都要求硕士学历,“LPWAN实验室”计划从收集、整理、翻译实用的物联网有关的知识着手,帮助各高校物联网专业学生利用这个实验室学习平台找准专业方向、夯实基础,同时增强实践与应用能力。虽然现在面临大学生毕业就业难的情况,但实际各行各业却急需物联网领域相关专业的人才,从目前情况来看,环保、安防、智能交通、农业、医疗推广的可能性最大,这也是成为高校热门专业的一个重要原因。从工信部以及各级政府所颁布的规划来看,物联网在未来十年之内必然会迎来其发展的高峰期。而物联网技术人才也势必将会“迎娶”属于它的一个美好时代。
漫画说:NB-IoT背后一个大家都在说的LoRa是什么?
Hi各位,我知道你一定等iot101漫画君好久了! 上周的漫画我们普及了低功耗广域网络(LPWAN)里最火爆的NB-IoT协议,好多网友直呼过瘾(虽然好多数据出现错误,捂脸),阅读量也暴增到8w+,戳此处回顾:《一幅漫画告诉你:除了WiFi,蓝牙,最近火爆的NB-IoT能干嘛?》 鉴于反馈良好,iot101漫画君心情极佳,今天放出Lora宝宝的普及故事~ PS.其实关于LPWAN的故事,真的不是几篇漫画能讲的来的,我们先认识这些宝宝们,慢慢了解~ 上篇漫画,我们讲了NB-IoT宝宝的成长历程,其实在LPWAN领域里,还有很多宝宝们早就已经出门赚钱了(不过都是一些企业私下里做的)。 比如2013年早就已经商用的LoRa,法国的Sigfox,国内纵行科技研发的ZETA等等。(不要问我为啥LoRa是个妹子,反正今天它是女主) 什么?你还不知道低功耗广域网络(LPWAN)是什么? 来,一个大大的百度百科怼在脸上一定是极爽的(点击看大图): 由于LPWAN中的”WA”即为wide area,广域的意思。因此必然会涉及到网络运营,所以LPWAN网络和GG宝宝(2G,3G,4G)们一样,由电信运营商或者专门的物联网运营商部署。 而WiFi,蓝牙,GG宝宝们大多都在手机和电脑上干活,没怎么接触别的东西。 而LPWAN的出现,拉长了通信距离,极大的拓展了网络连接的需求,加上物联网时代物物相连的理念,只要给城市里的各个基础设施做一些小改动,它们就都可以张嘴说话了(憋了好多年)。 而且LPWAN可比GG宝宝们又便宜又省事啊!!!一块电池吃好几年呐!!! 城市基础设施都想联网,下面的情景就出现了: 大楼:我是大楼,楼里水表啊电表啊闸啊什么的,有大大的联网需求。 居民楼:一切民为先,家庭里的抄表当然要先联网! 垃圾桶:我要上网!上篇漫画说了,我不联网的话,对环境危害大! 井盖:我才是遍布城市各地的地窜子,让我联网,好处大大的。 地下水阀:呵呵哒,有些城市里本宝宝已经连上好久了。 树:见者有份吗? LPWAN宝宝连接的基本都是城市基础设施的“物”,如电水表,垃圾桶啊什么的,因此LPWAN宝宝也拥有一个高冷的称号,叫:物联网专用网络。 权威机构预测:2020年将会有数十亿的物联网设备连接,LPWAN技术是物联网最深远的趋势之一。 那么,来看看LPWAN宝宝们具体都能做些什么? 地下水管:(一把握住LPWAN宝宝的小手) “快!告诉总部!!我漏水了!!!” 垃圾桶:(羞涩的) “请告诉临街的花喵喵,我这有新鲜的剩菜可吃~有它爱的鱼骨头哦。” 正义的衣柜:“快告诉男主人!快告诉男主人!快告诉男主人!!” 当然,这纯属搞笑。(捂脸) 由于LPWAN有“远距离通信”、“低速率数据传输”和“功耗低”三大特点,因此非常适合那些远距离传输、通信数据量很少、需电池供电长久运行的物联网应用。 LPWAN宝宝最适合两类物联网应用: 一类是位置固定的、密度相对集中的场景,如楼宇里面的智能水表、仓储管理或其他设备数据采集系统。 虽然GG宝宝们可以应用于这些领域,但他们的信号穿透力很弱啊!进个电梯都没信号了。 另一类是长距离的,需要电池供电的应用,如智能停车、资产追踪和地质水文监测等,GG宝宝们在这部分可以使用,但他们实在是吃!得!太!多!了!!(高功耗)人民群众表示养不起啊~ 步入正题,上周的漫画我们讲了LPWAN家族的大萌,NB-IoT宝宝的成长历程,今天我们来讲讲它们家族的二萌:LoRa宝宝! LoRa = Long Range,是由升特公司(Semech)发布的一种LPWAN技术。 你别看她是家族老二,其实她早在大萌NB-IoT宝宝之前就已经商用,她的支持者们也已经组成了LoRa联盟来扶持她成长。 LoRa宝宝网上的资料不是很多,而且内容也偏技术,这与她的出身有关。 最开始的她只是一种私有的小无线技术,并不具备大规模推广的技术基础,还是个小宝宝,但她的国际联盟爸爸非常爱她~ 国际LoRa联盟基于LoRa协议推出了无线连接的标准技术——LoRaWAN,该标准技术的推出助推了LoRa技术进行大规模的组网,目前中国也有几家企业在推动LoRaWAN技术的发展。 在爸爸的培养下,LoRa终于长成了亭亭玉立的…大宝宝(??),很多企业政府都很看好她。 LoRa国际联盟爸爸:娃终于长大了! 不过,相对于大萌NB-IoT宝宝来说,LoRa宝宝更适合在一些企业的专网里工作。尤其在国内,她并不能像NB-IoT宝宝随意跑出去。 NB-IoT宝宝:出去耍耍? LoRa宝宝:不啦… 那么问题来了:同是LPWAN家族成员,LoRa宝宝和大萌差在哪里? 这就说到LoRa和NB-IoT的区别问题—— 首先,我们来普及一下,其实在外面跑的GG宝宝们都是有各自固定专用的跑道:授权跑道。 GG宝宝们在这个跑道里可以畅通无阻,不会被其它通信宝宝们干扰,保证手里的数据快速送到指定地点。 但是,如果有外部的未授权的通信宝宝们私自闯入GG宝宝们的专用跑道,就会打乱GG宝宝们的秩序,导致如下后果—— 摔倒的GG宝宝们:(怒火)你是谁?!!我数据都掉地上了!! 所以其它通信宝宝们不能乱闯啊,严重的时候要被警察带走的!所以只能在外面的免费频段里跑跑就好。 […] Read more.
利用DEMO系统 评估LoRa终端与网关
一. 系统意义 为帮助客户有效评估LoRa终端(http://www.rimelink.com/pd.jsp?id=2)和网关(http://www.rimelink.com/pd.jsp?id=14),我们设计一个DEMO板,该DEMO板需要满足:简单易用,成本低廉,稳定可靠,开放设计资料(免费下载源代码:http://www.rimelink.com/nd.jsp?id=38&_np=105_315)。达到: 1. 帮助用户与LoRa终端硬件接线; 2. 帮助用户与LoRa终端解析软件协议帧; 3. 有效评估LoRa终端的性能(通信距离、能耗等)和LoRa网关功能。 如此一来,客户可以快速搭建一个物联网系统,该系统如下图所示,可以将温湿度采集到云服务器,通过智能手机查看。 二. 产品框架 DEMO板的整体框架如下图所示,MCU选用STM8L151C8T6,达到开发和采购低成本;温湿度传感器选用SHT10,它的成本较低;电池盒安装2节AAA干电池,贴片方式焊接在电路板上;miniUSB接口方便接入5V供电;2.0mm圆孔8芯排座用于安装LoRa终端。 三. 硬件设计 四. 软件设计 1. 软件开发环境 开发语言为ASNI C,IDE为IAR for STM8,为降低复杂度没有使用操作系统。 2. Demo系统逻辑 Demo系统的主程序逻辑如上图所示,非常简洁,基于最简单的软件结构:while(1)无限循环。经过实测:Demo系统采集SHT10的12位湿度约用时62毫秒,采集14位温度约用时216毫秒。用户每3秒采集一次温湿度数据,再传输给RNDU470T。 3. UART驱动时序 RNDU470T是超低功耗产品,它大部分时间都处于休眠状态,因此Demo系统需要“唤醒”RNDU470T才能发送UART数据帧;同理,考虑Demo系统也可能处于休眠状态,RNDU470T在发送UART数据帧也通过信号线“唤醒”用户系统。具体时序请查看《锐米LoRa终端说明书》。 如下图所示,当Demo系统发送UART数据帧时,先置高P7引脚,然后启动UART端口发送序列,当发送结束时再拉低P7引脚;置高P7引脚(T0时刻)与启动UART端口发送(T1时刻)有一个延时Tx prepare time,它的最小值为100微秒。 4. UART通信帧解析算法 RNDU470T的UART通信帧格式如下图所示,它是变长数据帧,帧具体的定义请参考《锐米LoRa终端说明书》。 为简化系统设计,我们强烈建议您采用“状态机”来解析该UART数据帧,并且把解析工作放在ISR(中断服务程序)完成,仅当接收到最后一个字节(0x0D)时,再将整个数据帧提交给进程(Demo系统为main程序)处理。 该解析状态机的原理如下图所示: 5. 代码工程 整个工程文件如下图所示: main.c:Demo系统的整体逻辑代码; SHT7x.c/.h:SHT10驱动代码; stm8l15x_it.c/.h:MCU中断服务程序注册文件 timer.c/.h:定时器驱动代码; uart.c/.h:UART驱动代码。 Project下存放基于IAR开发环境的工程文件; STM8L15x_StdPeriph_Driver:ST公司官方驱动库文件。 Read more.
LoRaWAN 规范1.0 (章节10~13)
10 B类模式的上行数据帧 除了帧头中FCtrl字段的保留(RFU)位,B类和A类的上行数据帧一样。B类使用A类中没有使用的RFU位: 第几位 7 6 5 4 3…0 FCtrl ADR ADRACKReq ACK ClassB FOptsLen 上行数据中的 ClassB 位设为1,来告诉网络服务器:设备已经转换为B类模式,已经准备在照预定时间接收下行ping。 下行数据的 FPending 位意义不变,仍然表示服务器上有等待发送给设备的消息。如果下行数据使用该标记,设备应当按照A类的规范来接收数据。 11 下行Ping帧格式(B类) 11.1 物理层帧格式 和A类下行帧格式一致,不过可能要按照不同的信道频率规划。 11.2 单播和组播MAC消息 消息可以是单播,也可以是组播。给一个终端设备单独发送消息使用单播,给多个终端设备发送使用组播。组播时属于同一组的设备必须使用相同的组播地址和加密密钥。LoRaWAN B类规范并没有指定这些,这就是说要远程设置组播的组,或者安全地分发组播需要的密钥相关的信息。这些信息必须要设置,要么在节点手动激活的时候一起配置,要么通过应用层配置(远程)。 11.2.1单播的MAC消息格式 单播时的,下行Ping的MAC负载(MAC payload)遵循A类规范,终端设备处理数据的方式完全相同。同时也使用相同的帧计数器,无论下行数据使用B类的 ping slot 还是使用A类的 “piggy-back” slot,计数器都会增加。 11.2.2组播的MAC消息格式 组播帧和单播帧的格式只有一些微小差别: 禁止携带MAC命令,不论在FOpt还是在payload(port=0):因为组播和单播的验证稳健性不同。 ACK 和 ADRACKReq 必须为0,MType必须使用不需要回复的类型(Unconfirmed Data Down)。 此处的FPending表示还有组播数据需要发送。一旦使用,下一次组播的接收时隙会发送一个数据帧;如果不使用,下一个组播可以带数据也可以不带数据。当接收时隙冲突时,终端可以用它来评估优先级。 12 信标捕获和追踪 终端设备由A类切换到B类之前要先接收一次网络的信标,来校正它的内部时序。终端设备进入B类模式以后,为了关闭和网络时间不一致(时基发生漂移)的内部时钟,要定期搜寻、接收网络信标。使用B类的终端有时可能会接收不到信标(超出网关连接范围、有干扰等等), 这种情况下终端设备就必须逐步扩大其信标的范围,而且 ping slots 的接收窗口也要考虑到内部时钟漂移的情况。 […] Read more.
LoRaWAN 规范1.0.2(章节7)
7. 物理层(Physical Layer) 7.1 欧洲ISM频段 863-870MHz 7.1.1 欧洲 863-870 前导码同步字见下表: 调制方式 同步字 前导码长度 LoRa 0x34 8 symbols GFSK 0xC194C1 5 bytes symbols参考资料: 比特速率、码片速率和符号速率等区分 7.1.2 欧洲863-870 ISM频段信道频率欧洲的无线电频谱的ISM频段由ETSI[EN300.220]分配。网络运营商可以自己定义网络通道,但任何 EU868MHz 终端设备都必须实现下面三个默认信道。这些信道是所有网络网关都必须一直终监听的最小集合。 调制方式 带宽[kHz] 信道频率[MHz] FSK 比特率 或 LoRa 数据率或比特率 Nb 信道 占空比 LoRa 125 868.10 868.30 868.50 DR0 至 DR5 / 0.3-5kbps 3 <1% 为了访问物理层,ETSI强制规定了一些限制,发射机可以在线的最大时间或者发射机每小时内可以发送的最大时间。ETSI允许使用占空比限制或者使用所谓的Listen Before Talk Adaptive […] Read more.
LoRaWAN 规范 1.0.2 (章节6)
6 终端激活(End-Device Activation) 所有终端设备在正式加入LoRaWAN网络之前必须先进行初始化并激活。有两种激活方式: 无线激活(Over-The-Air Activation (OTAA)),设备部署和重置时使用; 手动激活(Activation By Personalization (ABP)),此时初始化和激活一步完成。 6.1 激活成功后存储在终端设备的数据 以下信息在激活成功后回存储在终端设备:设备地址(DevAddr)、应用ID(AppEUI)、网络会话密钥(NwkSKey)和应用会话密钥(AppKey)。 6.1.1 终端设备地址(DevAddr) DevAddr是终端在当前网络中的识别码,大小32bits。结构如下: Bit [31..25] [24..0] DevAddr bits NwkID NwkAddr 最高7位是网络ID(NwkID),用以区分有地域重叠的不同网络运营商和弥补有路由问题的网络。接下来的25bits,终端设备网络地址(NwkAddr),该地址可以有由网络管理员分配。 6.1.2 应用唯一识别ID(AppEUI) AppEUI是 IEEE EUI64 的全球唯一应用ID,用以识别终端设备的应用服务提供商(等等)。AppEUI在进行激活操作之前就存储在终端设备中了。就是说AppEUI是出厂时烧录进去的。 6.1.3 网络会话密钥(NwkSKey) NwkSKey是分配给终端设备的网络会话密钥。网络服务器和设备用它来计算和校验所有消息的MIC(消息一致码),来保证收发的数据一致。也可以用来对MAC负载(MAC命令放在Payload里面)的消息进行加/解密。 6.1.4 应用会话密钥(AppSKey) AppSKey是分配给终端设备的应用会话密钥。网络服务器和设备用来对 应用指定的 Payload字段进行加解密。也可以用来计算和校验应用层MIC(可能存放在应用指定 消息的Payload中)。 6.2 无线激活(Over-the-Air Activation) 终端设备在与网络服务器交流(数据交换)之前,必须先通过加入过程加入网络服务器。每次终端设备会话的上下文丢失(与服务器通信断开)后都要重新加入。加入服务器之前,要使用以下信息初始化终端设备:全局唯一设备ID(DevEUI)、应用ID(AppEUI)、AES-128密钥(AppKey)。 AppEUI在上面6.1.2中有介绍。 * 注意:无线激活时,网络密钥初不会向初始化那样写死到终端,而是在终端加入网络时由网络层衍生并分发,该密钥用来对传输数据进行加密和校验。这样,终端设备能很方便的在不同的网络服务器和应用提供商之间切换。使用网络会话密钥和应用会话密钥*可以避免应用数据被网络供应商(网络服务器拥有者)解析或篡改,从而接入大量的网络服务器。 6.2.1 终端设备ID(DevEUI) DevEUI是全球终端ID,符合 IEEE EUI64,用来唯一辨识终端设备。 6.2.2 应用密钥(AppKey) AppKey是AES-128的应用密钥,由应用拥有者通过 […] Read more.
LoRaWAN 规范 1.0.2 (章节5)
5 MAC Commands 网络管理时会在网络服务器和终端MAC层之间传输一系列MAC命令。MAC层命令对应用、应用服务器以及终端设备上的应用永不可见。 一帧数据中可以包含任何MAC命令序列,MAC命令既可以放在FOpts中和正常数据一起发送;也可以放在FRMPayload中单独发送,此时FPort = 0,但不能同时在两个字段携带MAC命令。放在FOpts中的MAC命令不加密,并且不能超过15个字节。放在FRMPayload中的MAC命令必须加密,同时不能超过FRMPayload的最大长度。 注意: 不想被别人截获破解的命令要放到FRMPayload中单独发送 一条MAC命令由一个字节的命令ID(CID)和特定的命令序列组成,命令序列可以是空。 CID 命 令 终端发送 网关发送 简介 0x02 LinkCheckReq × 用于终端验证网络连接 0x02 LinkCheckAns × 回应验证请求, 同时包含终端接收质量相关的估算的信号功率 0x03 LinkADRReq × 请求终端改变数据率、传输功率、接收率或者信道 0x03 LinkADRAns × LinkRateReq的应答 0x04 DutyCycleReq × 设置设备的最大总发射占空比 0x04 DutyCycleAns × DutyCycleReq的应答 0x05 RXParamSetupReq × 设置接收时隙相关参数 0x05 RXParamSetupAns × […] Read more.
LoRaWAN 规范 1.0.2 (2~4章)
2 LoRaWAN 简介 LoRaTM 是由Semtech开发的一种远距离、低功耗、低速率的无线射频技术。本文档中,将具有比A类更多功能的设备统一称为 “高类终端设备”。 原文: Devices implementing more than Class A are generally named “higher Class end-devices” in this document. 2.1 LoRaWAN Classes 终端双向通信(A类)A类的终端设备每次发送数据后会打开两个持续时间很短的接收窗口来接收下行数据,终端设备通过这种方式实现双向通信。传输时间间隔等于终端设备基础的时间间隔加上一个随机时间(ALOHA类型协议)。对终端设备来说,A类是功耗最低的系统,只有在发送数据后的一小段时间内接收处理服务器发送来的数据。服务器在其它所有时间上的下行数据必须等待节点下一次发送数据才可以下发。 通过随机时间对间隔进行微调来实现随机访问,让所发送者平等、自由地竞争信道的使用权。 低功耗,先发送后接收,发送和接收交替进行。终端只有在发送数据后才能接收处理服务器发送来的数据,发送数据不受接收数据的影响。收发比=1:1 具有接收时隙的终端双向通信(B类)B类终端设备允许更多的接收窗口。在A类接收窗口的基础上B类设备还会在特定的时刻打开更多的接收窗口。而为了保证终端设备能够在特定的时间打开接收窗口,它会从网关接收信标来完成时间同步。这样服务器也就可以获知终端设备的所有接收窗口的时刻。 同样是先发送后接收,不同的是每次发送后按照一定时间间隔启动接收窗口,接收多条数据。时间间隔从网关获取,以便服务器知晓终端接收消息的时刻。收发比=1:N 最大接收时隙的终端双向通信(C类)C类终端设备的接收窗口,除了在发送数据的时候关闭外一直处于打开状态。C类终端功耗比A类和B类都大,但对于和服务器之间的交互来说延迟也最低。 打开接收窗口的时间间隔很小,几乎不间断的接收消息。比A和B更耗能,但和服务器交互的延迟低。 2.2 规范 高级类的附加功能向下兼容低级类。所有LoRaWAN终端必须实现A类的功能。 注意: 本规范手册中:物理消息格式、MAC消息格式以及A类和其它高级类都具备的东西,只在本手册的A类部分介绍。 3 物理层消息格式 LoRa中用来区分上行和下行消息。 3.1 上行链路消息 上行链路消息由终端发送经过一个或多个网关中转后到达服务器1。 它使用的LoRa无线分组显性模式由物理头(PHDR)和它的CRC(PHDR_CRC)校验组成。由CRC保证荷载数据的一致性(发送和接收的数据完全一致,不仅仅是数据完整)。 Uplink PHY: 3.2 下行链路消息 下行链路消息由服务器发送给终端设备,每条消息对应的终端设备是唯一确定的,而且只通过一个网关2转发。 下行链路消息由物理头(PHDR)和这个头的CRC(PHDR_CRC)组成3。 下行链路消息: 3.3 接收窗口 设备终端每次发送数据完成后打开两个收窗口。以数据发送结束作为基准进行计算接收窗口的开启时间。 发送 […] Read more.
广州市电子信息学校物联网通信应用专业介绍
通信技术 —— 物联网通信应用方向 什么是物联网? 以智能家居为例,家里的灯光、冰箱、空调等家用电器;烟雾、燃气等安全防护设施;红外、视频等各种监控设备……这些看似毫不相关的设备,可以全部连接联系到一起,这就是“物物相联”。根据自身需要设定各种应用场景,例如,回家时只需按下一个按钮,就可以自动打开廊灯、客厅吊灯、打开窗帘、解除安防报警、打开电视机并调到自己喜欢的频道、打开热水器、打开空调并设定温度为25度等……这些居家的各种设备还可以连接到互联网,远程监视家居环境、控制家居设备的状态等等。简单的说,这就是物联网。 所谓物联网,就是物物相联的互联网,它可以延伸和扩展到任何物品与物品之间、任何物品和人之间,进行信息交换和通信,这就是“物物相息”。 物联网通过智能感知、数据通信与智能控制等技术,广泛应用于智能家居、智能医疗、智能电网、智能物流、智能农业、智能交通、智能电力、智能工业、质量追溯等社会各领域,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮,是国家战略性新兴产业。 专业介绍 我校的通信专业和电子专业一直是广州市的龙头专业,具有深厚的专业底蕴。通信专业最早创建于1995年。该专业具有雄厚的师资力量,执教教师主要来自华中科技大学、西安电子科技大学、中国科技大学、华中师范、华南师范大学等211名校,高级教师比例为50%,广东省技术能手、高级技师多名,双师型教师比例100%。 通信技术(物联网通信应用)专业是在原有的“通信网络与设备应用”专业基础上,针对物联网行业特点及其发展要求,与“广东省物联网协会”、“广东国家数字家庭示范与应用产业基地”、广州铁路职业技术学院“计算机应用技术“专业强强联合,以物联网的核心技术——无线传感、无线通信、信息安全、软硬件开发控制为依托,共同打造物联网技术“创新应用”型人才。 专业教学始终追随数据通信技术的发展步伐,建设有多间设备先进的实训室,专业教学主要采用实训教学模式。 通信网络及设备实训室 物联网通信应用实训室 我校以通信技术专业为主要核心力量,组织参加基于物联网技术的“智能家居”竞赛项目,已多次闯入国赛,分别在2013、2015年取得国赛“三等奖”和“二等奖”(2014年全国赛没有这个项目)。在今年,我校的“智能家居安装维护”、“物联网技术应用”两个赛项双双闯入国赛。在广州市市属中职学校中,我校是唯一一所同时取得物联网两个竞赛项目国赛资格的学校。 学什么? 简单来说就是“软、硬件开发控制”+“通信技术”。 本专业既要跟电脑打交道——学习软件编程和控制,也要跟硬件电路打交道——学习如何“获取信息”,如何“执行应用”。 什么是软件、硬件? 举几个最简单的例子。每个人都有手机,手机实物本身就是——“硬件”;手机能打电话,能上网,能看视频,能控制家用电器……等等功能的实现,都需要“软件”来控制。“硬件”就像是人的眼睛、耳朵、手、脚,“软件”就是人的大脑,眼睛可以看,耳朵可以听,看到的和听到的送给大脑,大脑去控制手和脚的动作。在这个过程中,眼睛和耳朵用来“获取信息”(相当于传感器),大脑起“控制”作用,手和脚可以做事情(也就是执行应用)。 因此,软、硬件的彼此配合,才能做成事,才能做更多、更好的事,应用面才更广——这就是“软、硬件开发控制”。 课堂实训:搭建数据通信网络 什么是“通信技术”? 将物与物、人与物进行互联互通,包含无线通信、有线通信、通信网络设备组网、信息安全等技术。 在物联网的世界里,利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起,形成人与物、物与物相联,实现信息化、远程管理控制和智能化。其核心技术离不开“软、硬件开发控制”+“通信技术”。我校的“物联网通信应用”专业独具优势,是你最好的选择。 课堂实训:调试数据通信传输 出路?去哪里? 通过三二分段中高职衔接到广州铁路职业技术学院信息工程系计算机应用专业继续学习;参加高职院校自主招生、高职高考,选择自已心仪的大学。 最有含金量的证书: (1)物联网应用中级证书,取得该证书后,工作2~3年或对接到高职后,可考取“物联网应用高级证书”(必考)——进入物联网行业的金钥匙。 (2)电工证(选考,取得该证书,有更多的应聘岗位) 当今,最为紧缺的物联网人才不是高精尖人才,而是应用和服务人才。物联网是战略性新兴产业,需要大量的“创新应用”。目前,毕业生的就业岗位主要有物联网应用技术员、物联网构建技术员、物联网集成工程师,物联网系统管理员、物联网销售工程师、物联网开发工程师、物联网硬件工程师等。 具体的物联网职业岗位分布和提升空间如下所示: (该资料由 “广东国家数字家庭示范与应用产业基地”提供) 丰富多彩的第二课堂 良好的学习兴趣和专业氛围,是学生个人专业成长、创新型应用人才培养的催化剂。 针对专业的技术特点,开设了丰富多彩的专业社团。在电子产品制作、胆识社、创意机器人社团、单片机社团、物联社等专业社团的合力支撑下,学生逐步提升了电子技术硬件、软件及其开发控制技术,物联网通信应用技术,社团成员大多成长为单片机、物联网等市赛、省赛、国赛的核心骨干,“创意机器人&单片机社团”荣获广州市“粤美校园 特色社团”学生特色社团。 社团活动采用开放探究式教学方法,最大特点是“动手做”、“动脑想”,并在此过程中提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。专业社团通过参加各种科技创新、创意发明等竞赛,提高学生综合素质,增强学生的团队意识和协作沟通能力,对于培养和提高学生的创新精神、动手能力和科学素养具有极其重要的作用。 在“同根同心—香港初中及高小学生内地交流活动”中,社团学生介绍自己制作的智能家居功能体验模型。 社团学生调试自己的小作品 “伐木累”队 现场作品(团体一等奖) 参加创意机器人大赛屡获佳绩 Read more.
怎样把LoRa终端功耗降到极致
一. 引言 能耗对于电池供电的产品来说是一个重大的问题,一旦电能耗尽设备将“罢工”,在某些场合电能意味着电子产品的生命。物联网时代将会有越来越多电池供电的设备通过无线通信连接,降低能耗再次摆在工程师的桌面上—解决它。 锐米LoRa终端(简称终端)RNDU470T(http://www.rimelink.com/pd.jsp?id=2)不但具备空旷环境传输5km的超长距离优势,还将休眠能耗降低到极致(0.4uA,带RTC为1.4uA)。我们是怎么做到的呢?接下来,一步一步解密。 二. 硬件设计 1. 选用低功耗器件 终端MCU选用STM8L151C8T6,它属于超低功耗,不带RTC休眠为400nA,带RTC下休眠为1.4uA。该MCU拥有较大的RAM(4KB)和自带EEPROM(2KB),不用扩展外部存储设备,进行一步降低功耗和成本。 终端射频芯片选用SX1278,在休眠模式下,该芯片功耗低至忽略不计。 2. 尽可能快地让射频模块休眠 SX1278属于LoRa TM扩频调制技术,它的远距离优势得益于调制增益,不是靠增大发射功率(那将消耗更多电能)。该射频芯片的电流消耗如下:休眠<0.2uA,空闲=1.6mA,接收=12mA,发射(最大功率)=120mA. 终端MCU通过“中断+定时器超时”方式控制SX1278,一旦射频完成发送或接收,立即进入休眠模式。 3. 了解MCU的工作模式与功耗 降低MCU的功耗首先尽可能少地开启外设,其次尽可能地让其休眠。我们一起看看STM8L151C8T6不同工作模式下功耗。更多信息请链接 http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47700597 模式 等待 低功耗运行 低功耗等待 主动停止 停止 入口 WFI WFE 软件代码 软件代码+WFE HALT HALT 晶振 开 开 LSI或LSE LSI或LSE LSI或LSE 关 CPU 关 关 开 关 关 关 外设 开 开 开 开 关,仅RTC开 关 唤醒 所有内部和外部中断,复位 所有内部和外部中断,复位,唤醒事件 软件代码,复位 内部和外部事件,复位 […] Read more.
LoRa频率与带宽测试
一、测试目的 跳频是抵抗外部干扰和多径衰退的好方法,它将频率分成一个个单独的物理信道。LoRa无线通信也不例外,需要按频率划分信道。LoRa的中心频率和通信带宽都是可以动态设置的,本实验旨在测试带宽与信道划分的关系。 二、测试方法 如上图所示,用2片iWL881A(长沙市锐米通信科技有限公司,www.rimelink.com)通过USB转串口连接到PC机上。模块都支持shell命令,可以设置BW(带宽)和Freq(频率)。RX模块接收到数据后,通过UART打印到PC屏幕上。 三、测试数据 带宽(kHz) 中心(kHz) 最小(kHz) 最大(kHz) 信道(kHz) 信道/带宽 500 470,000 469,900 470,425 525 1.05 471,000 470,900 471,425 250 470,000 469,925 470,200 275 1.1 469,600 469,525 469,800 125 470,000 469,975 470,100 125 1.0 470,200 470,175 470,300 62.5 470,000 469,990 470,060 70 1.12 469,900 469,980 470,050 四、测试总结 1. 从“测试数据”可知,信道的划分与带宽有密切的关系,考虑安全隔离的话: 信道频谱=1.5*带宽,频段沿中心频率分布。如:BW=125kHz,Fc=470MHz,则信道分布如下图所示(例出5个相邻信道): 2.因为晶振和相关电路的偏差,信道往往没有严格地沿设置中心频率展开,如,BW=125kHz,Fc=470MHz,理论上信道为469.9MHz~470.1MHz,而测试信道为469.975MHz~470.1MHz。这也是将信道频谱设置成1.5倍带宽的原因。 更多信息请参考:http://www.rimelink.com/nd.jsp?id=32&_np=105_315 Read more.
LoRa无线通信设计(三)小区环境测试
引言 我们在《LoRa无线通信设计(一)原理》中解释了LoRa扩频通信带来更长的通信距离的原理:http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47857259。 在微功率无线通信中典型的应用场景是3种: 空空距离通信:如连接湖、河、平原、山丘等自然区域的机械设备和传感器; 住宅区域通信:如连接小区、工厂、商场的灯光和烟雾报警器等; 跨楼层通信:如连接家庭水、燃气、电、热等表计; 在小区环境通信中,无线电信号会受到高层建筑物的阻碍,无法做到直线传播。当绕射的信号到达接收器时比较微弱,需要接收灵敏度高的机制才能保证通信。LoRa通信距离远,抗干扰能力强,那么它在一个住宅小区里的通信性能如何呢?我们一起看看小区测试情况。 一.测试小区 我们挑选了一个成熟的小区,该小区有5334户,高层建筑(18层和32层)有64栋,容积率3.95(密度较大)。该小区的实景图如下: 二.测试方法 我们使用iWL881A无线通信模块进行测试,该产品由长沙市锐米通信科技有限公司研制,www.rimelink.com,属于LoRa长距离低功耗产品,实物图片如下。有想了解该产品低功耗特性的朋友,请参考博文: http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47700597 iWL881A共支持10个档位,每个档位的速率如下表: 档位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 速率(bps) 66 132 243 443 887 1602 2876 5084 10168 20334 长度 2 4 8 16 32 64 128 252 252 252 在不同的通信速率下测试数据帧的长度不同,通信数据为随机数据,外加2字节的CRC16校验。以第10档为例,随机数据长度为252字节,外加2字节校验,即通信帧总长为254字节。 发射器每发送一帧数据后进入等待状态,如果接收到接收器的回应后,再发送下一帧数据,通过统计发送帧数目和接收帧数据,可以计算出通信成功率。 接收器每接收到通信帧,闪烁LED1,表明接收到数据包;然后对数据校验CRC16,如果正确则回应数据帧,闪烁LED2灯。 我们把发射器放置东北角的25楼,拿接收器在小区行走,通过观看LED灯的闪烁可以得知通信成功与否。 三.测试结果 我们挑选了2、4、6、8、10,共5个偶数档位在小区进行测试,测试如果如下表。当通信速率位于第2档时,即132.5bps,可以单跳覆盖整个小区。 四.测试总结 […] Read more.
LoRa无线通信设计(二)空空距离测试
引言 我们在《LoRa无线通信设计(一)原理》中解释了LoRa扩频通信带来更长的通信距离的原理:http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47857259。 在微功率无线通信中典型的应用场景是3种: 空空距离通信:如连接湖、河、平原、山丘等自然区域的机械设备和传感器; 住宅区域通信:如连接小区、工厂、商场的灯光和烟雾报警器; 跨楼层通信:如连接家庭水、燃气、电、热等表计; Semtech公司号称LoRa的最大空空通信距离可达15千米,当然这是在最低速率(BW=7.8kHz, FEC=4/8,SF=4096 chips/symbol, 约1.43bps)和最佳环境(天气良好,环境适宜)下取得的成绩。毕竟1.43bps的速率除极为特殊的场合(如:像“探索者2号”之类的太空通信或军事应用)外,作用不大。 今天,我们挑选一个尚能应用大部分场合的低速率(BW=62.5kHz, FEC=4/5, SF=1024 chips/symbol, 约204bps),在湘江边空旷地区进行空空距离测试。Let’s Go! 一.测试地区概貌 我们先用百度地图看看本次LoRa空空距离测试区域的概貌,如下图所示,将发射模块放置在起点位置,测试人员沿“长沙绕城高速”前行,分别在江西岸(1.7公里)、江中(2.4公里)、江东岸(3.2公里)和芙蓉北路(4.6公里)进行通信测试。起点与这4个测试点之间空旷,没有建筑物,是一个难得的测试场景。 二.测试方法 我们使用iWL881A无线通信模块(长沙市锐米通信科技有限公司,www.rimelink.com,LoRa长距离低功耗产品),设置在第4档位,使用弹簧天线。 考虑通信速率比较低(约204bps),通信数据为16字节随机数据,外加2字节的CRC16校验,即通信帧总长为18字节。 发射器每发送一帧数据后进入等待状态,如果接收到接收器的回应(即18字节)后,再发送下一帧数据,通过统计发送帧数目和接收帧数据,可以计算出通信成功率。 接收器每接收到通信帧,闪烁LED1,表明接收到数据包;然后对16字节的数据校验CRC16,如果正确则回应18字节的数据帧,闪烁LED2灯。 我们把发射器放置在湘江边高层建筑的25楼,如下图所示,拿接收器沿高速公路前行,通过观看LED灯的闪烁可以得知通信成功与否。 三.测试结果 在湘江西岸(1.7公里):接收器成功接收到数据帧,根据LED1和LED2同时闪烁可知,接收成功率高。 湘江中(2.4公里):通信正常,LED1和LED2闪烁接近,接收成功率高。 江东岸(3.2公里):有一些丢包,LED1的闪烁次数与LED2明显要多。此时,发射模块的大厦已经隐隐约约了。 芙蓉北路(4.6公里):此处已经无法看到发射节点的大厦了,令人惊讶的是,接收器的LED1和LED2灯仍然闪烁,比例约为2:1,即接收成功率为50%。 4.8公里处失联:继续向东,过芙蓉北路约200米,仔细测试超过5分钟,LED1和LED2没有任何闪烁,可以断定此处通信失败。看图片可知,有桥梁、树木等阻碍,足以中断微弱的信号(无线信号衰减与距离的平方成正比)。 四.测试总结 首先,还是证明了LoRa无线超长的通信距离,虽然我们只测试了4.6公里,这对于物联网建设已经是一个很大的应用场景。 想象下,我们隔一条江就可以用无线控制对面的一个机械设备(如水泵的开关或放水闸门开关),这是一个多么节省成本和人力的方案。要知道这个微功率无线产品价格低廉,且使用的是免费无线频带,再加上它的低功耗可以方便安装在电池供电的掌机上。 相反,GPRS技术硬件价格比LoRa模块高,需要到中国移动(或联通)购买一张SIM卡,每个月需要支持流量费用。另外GPRS能耗高,如果安装在便于携带的掌机上,需要价格不菲的大容量锂电池,还要经常充电。 其次,不得不佩服欧美人的科研精神和信念。扩频技术理论已经有70多年了,因为调制解调技术的复杂性,一直没有应用在微功率IC上。现在,Semtech公司于2013年成功研制LoRa芯片。除去人家多年科研积累和人才,更有一种坚持不懈的精神和科技为人类服务的信念。这些,正是我们这个浮燥和功利民族学习的地方,中国人聪明,同时需要增长科学智慧。 往返徒步10公里,经过3个小时的测试时间,已经到了下午1点了,饥饿侵袭,看着下图修铁路工人就餐,感受到了简单的幸福。 随后,上一张湘江美景。70多年前游弋在此的是日寇的汽艇,再过5天,我们将迎来抗战胜利70周年大阅兵。无论战争还是和平年代,努力提高自身水平,提高民族竞争力,提升国力,永远都是真理。 Read more.