物联网无线传感器网络技术与应用（ZigBee版）

作者: 谢金龙著 , 邓人铭著

出版社: 人民邮电出版社

出版时间: 2016-03

版次: 1

ISBN: 9787115394408

定价: 45.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 269页

正文语种: 简体中文

丛书: 工业和信息化人才培养规划教材

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>计算机与互联网

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　　本书全面、系统地介绍了ZigBee无线传感器网络的基本理论及其相关应用。全书共分为8个项目，内容包括初识ZigBee无线传感器网络、ZigBee无线传感器网络入门、了解ZigBee无线传感器网络协议栈、ZigBee无线传感器网络数据通信、ZigBee无线传感器网络的管理、网关技术应用、ZigBee无线传感器网络设计、ZigBee无线传感器网络测试。　　本书可作为高等院校和高职院校的物联网应用技术专业、通信专业、计算机应用专业、网络专业等相关专业的教材，也可作为物联网领域相关企业工程技术人员的培训教材和工具书。　　谢金龙，湖南省物联网专业优秀教师，长期从事物流信息技术、条码技术等物联网相关技术的研究，已有多部相关教材出版。项目一　初识ZigBee无线传感器网络　1
1．1　ZigBee无线传感网络概述　2
1．1．1　ZigBee无线传感器网络的定义　2
1．1．2　ZigBee无线传感器网络的特点　3
1．2　ZigBee无线传感器网络构架　5
1．2．1　ZigBee无线传感器网络的组成　5
1．2．2　ZigBee无线传感器网络系统结构　7
1．2．3　ZigBee无线传感器网络工作流程　8
1．3　ZigBee无线传感器网络的通信协议架构　8
1．3．1　概述　8
1．3．2　ZigBee无线网络通信信道分析　9
1．3．3　ZigBee的网络号　11
1．3．4　ZigBee的地址　11
1．3．5　ZigBee的设备类型　11
1．4　ZigBee无线传感器网络拓扑结构　12
1．5　ZigBee无线传感器网络面临的技术挑战和发展趋势　14
1．5．1　ZigBee无线传感器网络面临的技术挑战　14
1．5．2　ZigBee无线传感器网络的发展趋势　15
1．6　ZigBee无线传感器网络的应用　17
项目小结　18
主要概念　18
实训项目　18
实训考核　19
实训参考　21
课后练习　25
项目二　ZigBee无线传感器网络入门　26
2．1　需求分析　27
2．1．1　各层功能简介　27
2．1．2　最低需求估算　27
2．2　硬件资源　28
2．2．1　节点芯片选型　28
2．2．2　核心板硬件资源　28
2．2．3　底板硬件资源　32
2．3　软件资源　34
2．3．1　ZigBee协议栈选型　34
2．3．2　IAR集成开发环境的安装　34
2．3．3　安装仿真器驱动程序　38
2．3．4　安装物理地址烧写软件　41
2．4　软件应用　43
2．4．1　IAR的使用　43
2．4．2　协议栈的安装　52
2．4．3　协议栈的移除和增加文件　58
2．4．4　协议栈的基本操作　59
项目小结　62
主要概念　62
实训项目　62
实训考核　63
实训参考　63
课后练习　75

项目三　了解ZigBee无线传感器网络协议栈　77

3．1　Z-Stack协议栈　78
3．1．1　协议与协议栈　78
3．1．2　使用Z-Stack协议栈传输　78
3．2　ZigBee无线传感器网络功能层简介　79
3．2．1　物理层　79
3．2．2　介质访问控制层　80
3．2．3　网络层　80
3．2．4　应用层　83
3．3　OSAL多任务分配机制　84
3．3．1　OSAL基础知识　84
3．3．2　OSAL简介　85
3．3．3　协议栈软件架构　87
3．4　OSAL的运行机制　88
3．4．1　OSAL任务启动和初始化　89
3．4．2　OSAL任务的执行　92
3．4．3　OSAL的事件传递机制　97
3．4．4　OSAL添加新任务　98
3．4．5　事件的捕获　103
3．5　OSAL应用编程接口　105
3．6　OSAL应用编程　107
项目小结　109
主要概念　110
实训项目　110
实训考核　110
实训参考　111
课后练习　118

项目四　ZigBee无线传感器网络数据通信　119

4．1　ZigBee无线数据传输　120
4．1．1　开发基础　120
4．1．2　工作流程　125
4．1．3　数据发送　126
4．1．4　数据接收　128
4．2　ZigBee数据包　135
4．2．1　ZigBee数据包的结构　135
4．2．2　ZigBee数据传输流程　135
4．2．3　数据包格式　138
4．3　利用串口收发数据　140
4．3．1　串口概述　140
4．3．2　收发数据的实现方法　140
4．3．3　协议栈中的串口操作　146
4．4　非易失性存储器操作　152
4．4．1　NV操作函数　153
4．4．2　NV基本操作　154
4．4．3　NV基础实验　155
4．4．4　NV基础实验效果　159
4．5　组网验证　159
4．5．1　帧格式介绍　159
4．5．2　组网测试　160
项目小结　160
主要概念　160
项目实训　160
实训考核　161
实训参考　161
课后练习　168

项目五　ZigBee无线传感器网络的管理　170

5．1　ZigBee无线传感器网络设备　171
5．1．1　概述　171
5．1．2　地址分配　171
5．1．3　地址分配机制　172
5．1．4　ZigBee 的路由参数　173
5．2　ZigBee无线数据通信编程　174
5．3　Z-Stack协议栈的网络管理　188
5．3．1　Z-Stack协议栈的网络管理概述　188
5．3．2　Z-Stack协议栈的网络管理实验　189
项目小结　192
主要概念　193
实训项目　193
实训考核　194
实训参考　195
课后练习　203

项目六　网关技术应用　204

6．1　概述　205
6．2　网关的分类　205
6．2．1　协议网关　205
6．2．2　应用网关　206
6．2．3　安全网关　206
6．3　网关的特点与功能　206
6．3．1　网关的特点　207
6．3．2　网关的功能　207
6．4　ZigBee无线传感器网络网关选型　207
6．4．1　网关开发板　208
6．4．2　CC2530模块　208
6．4．3　网关协议的转换　209
项目小结　209
主要概念　209
项目实训　209
实训考核　210
实训参考　210
课后练习　215

项目七　ZigBee无线传感器网络设计　216

7．1　ZigBee无线传感器网络系统设计的基本要求　217
7．1．1　系统总体设计原则　217
7．1．2　WSN路由协议设计要求　217
7．1．3　评价指标体系　218
7．2　ZigBee无线传感器网络的安全　218
7．2．1　传感器网络的安全分析　218
7．2．2　传感器网络的安全性目标　219
7．2．3　传感器网络的安全策略　220
7．3　ZigBee无线传感器网络硬件的设计　222
7．3．1　传感节点的设计　223
7．3．2　网关和汇聚节点的设计　225
7．3．3　典型节点　226
7．3．4　节点应用选型　230
7．4　ZigBee无线传感器网络软件的设计　230
7．4．1　软件架构　231
7．4．2　中间件　232
7．4．3　操作系统　234
7．5　无线传感器网络的操作系统　235
7．5．1　WSN操作系统概述　235
7．5．2　TinyOS的技术特点　237
7．5．3　TinyOS的体系结构　237
项目小结　238
主要概念　238
项目实训　239
实训考核　239
实训参考　240
课后练习　247

项目八　ZigBee无线传感器网络测试　248

8．1　检测技术的基础　249
8．1．1　概述　249
8．1．2　测试场地　251
8．1．3　测试设备　253
8．2　ZigBee无线传感器网络的测试方法　256
8．2．1　物理测试　256
8．2．2　仿真测试　257
8．3　ZigBee无线传感器网络常见的测试项目　257
8．3．1　带宽测试　257
8．3．2　频率稳定性测试　258
8．3．3　功率测试　258
项目小结　258
主要概念　258
项目实训　259
实训考核　259
实训参考　260
课后练习　269
参考文献　270
内容简介:
　　本书全面、系统地介绍了ZigBee无线传感器网络的基本理论及其相关应用。全书共分为8个项目，内容包括初识ZigBee无线传感器网络、ZigBee无线传感器网络入门、了解ZigBee无线传感器网络协议栈、ZigBee无线传感器网络数据通信、ZigBee无线传感器网络的管理、网关技术应用、ZigBee无线传感器网络设计、ZigBee无线传感器网络测试。　　本书可作为高等院校和高职院校的物联网应用技术专业、通信专业、计算机应用专业、网络专业等相关专业的教材，也可作为物联网领域相关企业工程技术人员的培训教材和工具书。
作者简介:
　　谢金龙，湖南省物联网专业优秀教师，长期从事物流信息技术、条码技术等物联网相关技术的研究，已有多部相关教材出版。
目录:
项目一　初识ZigBee无线传感器网络　1
1．1　ZigBee无线传感网络概述　2
1．1．1　ZigBee无线传感器网络的定义　2
1．1．2　ZigBee无线传感器网络的特点　3
1．2　ZigBee无线传感器网络构架　5
1．2．1　ZigBee无线传感器网络的组成　5
1．2．2　ZigBee无线传感器网络系统结构　7
1．2．3　ZigBee无线传感器网络工作流程　8
1．3　ZigBee无线传感器网络的通信协议架构　8
1．3．1　概述　8
1．3．2　ZigBee无线网络通信信道分析　9
1．3．3　ZigBee的网络号　11
1．3．4　ZigBee的地址　11
1．3．5　ZigBee的设备类型　11
1．4　ZigBee无线传感器网络拓扑结构　12
1．5　ZigBee无线传感器网络面临的技术挑战和发展趋势　14
1．5．1　ZigBee无线传感器网络面临的技术挑战　14
1．5．2　ZigBee无线传感器网络的发展趋势　15
1．6　ZigBee无线传感器网络的应用　17
项目小结　18
主要概念　18
实训项目　18
实训考核　19
实训参考　21
课后练习　25
项目二　ZigBee无线传感器网络入门　26
2．1　需求分析　27
2．1．1　各层功能简介　27
2．1．2　最低需求估算　27
2．2　硬件资源　28
2．2．1　节点芯片选型　28
2．2．2　核心板硬件资源　28
2．2．3　底板硬件资源　32
2．3　软件资源　34
2．3．1　ZigBee协议栈选型　34
2．3．2　IAR集成开发环境的安装　34
2．3．3　安装仿真器驱动程序　38
2．3．4　安装物理地址烧写软件　41
2．4　软件应用　43
2．4．1　IAR的使用　43
2．4．2　协议栈的安装　52
2．4．3　协议栈的移除和增加文件　58
2．4．4　协议栈的基本操作　59
项目小结　62
主要概念　62
实训项目　62
实训考核　63
实训参考　63
课后练习　75

项目三　了解ZigBee无线传感器网络协议栈　77

3．1　Z-Stack协议栈　78
3．1．1　协议与协议栈　78
3．1．2　使用Z-Stack协议栈传输　78
3．2　ZigBee无线传感器网络功能层简介　79
3．2．1　物理层　79
3．2．2　介质访问控制层　80
3．2．3　网络层　80
3．2．4　应用层　83
3．3　OSAL多任务分配机制　84
3．3．1　OSAL基础知识　84
3．3．2　OSAL简介　85
3．3．3　协议栈软件架构　87
3．4　OSAL的运行机制　88
3．4．1　OSAL任务启动和初始化　89
3．4．2　OSAL任务的执行　92
3．4．3　OSAL的事件传递机制　97
3．4．4　OSAL添加新任务　98
3．4．5　事件的捕获　103
3．5　OSAL应用编程接口　105
3．6　OSAL应用编程　107
项目小结　109
主要概念　110
实训项目　110
实训考核　110
实训参考　111
课后练习　118

项目四　ZigBee无线传感器网络数据通信　119

4．1　ZigBee无线数据传输　120
4．1．1　开发基础　120
4．1．2　工作流程　125
4．1．3　数据发送　126
4．1．4　数据接收　128
4．2　ZigBee数据包　135
4．2．1　ZigBee数据包的结构　135
4．2．2　ZigBee数据传输流程　135
4．2．3　数据包格式　138
4．3　利用串口收发数据　140
4．3．1　串口概述　140
4．3．2　收发数据的实现方法　140
4．3．3　协议栈中的串口操作　146
4．4　非易失性存储器操作　152
4．4．1　NV操作函数　153
4．4．2　NV基本操作　154
4．4．3　NV基础实验　155
4．4．4　NV基础实验效果　159
4．5　组网验证　159
4．5．1　帧格式介绍　159
4．5．2　组网测试　160
项目小结　160
主要概念　160
项目实训　160
实训考核　161
实训参考　161
课后练习　168

项目五　ZigBee无线传感器网络的管理　170

5．1　ZigBee无线传感器网络设备　171
5．1．1　概述　171
5．1．2　地址分配　171
5．1．3　地址分配机制　172
5．1．4　ZigBee 的路由参数　173
5．2　ZigBee无线数据通信编程　174
5．3　Z-Stack协议栈的网络管理　188
5．3．1　Z-Stack协议栈的网络管理概述　188
5．3．2　Z-Stack协议栈的网络管理实验　189
项目小结　192
主要概念　193
实训项目　193
实训考核　194
实训参考　195
课后练习　203

项目六　网关技术应用　204

6．1　概述　205
6．2　网关的分类　205
6．2．1　协议网关　205
6．2．2　应用网关　206
6．2．3　安全网关　206
6．3　网关的特点与功能　206
6．3．1　网关的特点　207
6．3．2　网关的功能　207
6．4　ZigBee无线传感器网络网关选型　207
6．4．1　网关开发板　208
6．4．2　CC2530模块　208
6．4．3　网关协议的转换　209
项目小结　209
主要概念　209
项目实训　209
实训考核　210
实训参考　210
课后练习　215

项目七　ZigBee无线传感器网络设计　216

7．1　ZigBee无线传感器网络系统设计的基本要求　217
7．1．1　系统总体设计原则　217
7．1．2　WSN路由协议设计要求　217
7．1．3　评价指标体系　218
7．2　ZigBee无线传感器网络的安全　218
7．2．1　传感器网络的安全分析　218
7．2．2　传感器网络的安全性目标　219
7．2．3　传感器网络的安全策略　220
7．3　ZigBee无线传感器网络硬件的设计　222
7．3．1　传感节点的设计　223
7．3．2　网关和汇聚节点的设计　225
7．3．3　典型节点　226
7．3．4　节点应用选型　230
7．4　ZigBee无线传感器网络软件的设计　230
7．4．1　软件架构　231
7．4．2　中间件　232
7．4．3　操作系统　234
7．5　无线传感器网络的操作系统　235
7．5．1　WSN操作系统概述　235
7．5．2　TinyOS的技术特点　237
7．5．3　TinyOS的体系结构　237
项目小结　238
主要概念　238
项目实训　239
实训考核　239
实训参考　240
课后练习　247

项目八　ZigBee无线传感器网络测试　248

8．1　检测技术的基础　249
8．1．1　概述　249
8．1．2　测试场地　251
8．1．3　测试设备　253
8．2　ZigBee无线传感器网络的测试方法　256
8．2．1　物理测试　256
8．2．2　仿真测试　257
8．3　ZigBee无线传感器网络常见的测试项目　257
8．3．1　带宽测试　257
8．3．2　频率稳定性测试　258
8．3．3　功率测试　258
项目小结　258
主要概念　258
项目实训　259
实训考核　259
实训参考　260
课后练习　269
参考文献　270

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