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1、河北省高等教育自学考试课程考试大纲课程名称: 物联网实践 课程代码:第一部分 课程性质与学习目的一、课程性质与特点物联网实践课程是高等教育自学考试电子信息工程专业所开设的专业实践课之一，它是一门实践性要求较强的课程，主要是通过实验的动手操作，加深对物联网概念及内涵、体系结构、物联网关键技术的理解，是物联网课程的有效补充，不仅可以帮助学生深入理解和消化基本理论，而且对于今后专业课程的学习以及个人实际动手能力的提高都是十分重要的。二、课程设置的目的和要求物联网技术是新兴的技术，涵盖了信息的感知、网络传输和数据的处理及反馈等相关领域的知识，本实验作为研究物联网相关技术的基石，介绍了实现物联网的基本要
2、求，实验涉及到硬件平台、软件平台、软件开发环境等，通过实验，加强学生对硬件平台的了解，智能信息感知的方法，信息传输和交换的手段以及信息分析、处理、整合的方法等，从而对物联网理论有更深入的认识，加强学生独立分析问题和解决问题的能力，使学生获得综合设计和创新能力的培养，以及实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础。三、与本专业其它课程的关系开设物联网实验课程时，学生需具备电路、计算机网络、数字信号处理及 C 语言方面的知识，同时为后续 DSP 应用、语音信号处理、现代通信系统等专业基础实践课程打下基础。第二部分 课程内容与考核要求实验 1 物联网基础实验平台一、学习的
3、目的和要求了解目前物联网领域中常用的单片机、嵌入式及智能终端平台 3 种开发环境；掌握各个平台的硬件、软件及开发环境相关基础知识；针对每一种平台，掌握其入门实验。通过这些实验的深入学习，掌握各种平台软硬件开发的方法和过程，为深入学习物联网各层次的应用实验打下基础。二、考核知识点与考核要求本实验的主要知识点是基于单片机实验平台的硬件环境、软件环境和入门基础实验，嵌入式实验平台的硬件环境、软件环境、操作系统和基础实验及智能终端平台的基础实验。重点是单片机平台的硬件电路、软件开发环境的使用方法和操作系统的相关知识；难点是嵌入式实验中程序设计的方法。三、考核内容1. 安装 WinAVR20050214
4、 和 AVRStudio4.18 软件，学习如何使用这两个软件进行单片机程序的开发、编译和下载；初步掌握基于单片机程序设计方法，能够设计简单的程序，画出程序的流程图。2. 掌握搭建一个基于 ARM7 下 Clinux 开发平台，在实验母版上使用蜂鸣器、串口实现一个简单的演示程序的方法。程序通过 Clinux 控制蜂鸣器实现每隔 2 秒鸣叫一次，通过串口在控制台输出提示信息，写出实现程序的步骤和流程。3. 浏览 Qt 的官方网站 HTTP:/QT.NOKIA.COM/,了解 Qt 的特点和应用。下载 Nokia Qt SDK 并进行安装，阅读手册中的“Creating a Mobile Appl
5、ication with Nokia Qt SDK”,写出 Qt 的编程方法和过程。实验 2 物联网感知和标识实验一、学习的目的和要求了解通过感知技术，物理世界的信息变成电气信号，并进一步转化为数字信息，通过物联网的信息标识，将这些物理的信息变成在整个物联网中唯一识别的数据；了解物联网的感知和标识主要以传感器技术与 RFID 技术为基础，感知和标识是物联网规模化、行业化的重要基础；掌握以单片机为平台的感知和标识实验的原理和方法。二、考核知识点与考核要求本章节的主要知识点是典型传感器感知实验和条形码与 RFID 标识实验。重点是传感器感知信息的获取，包括温度，湿度，图像，运动等；难点是 RFID
6、 的读写方法。三、考核内容1. 阅读高精度温湿度传感器 STH10 芯片的数据手册，分析芯片的时序图，并依照时序图，编写相关的驱动程序，读出传感器的温度和湿度数据。2. 阅读实验指导书的硬件原理图，用单片机和运动传感器来检测物体的运动，写出加速度，角速度芯片如何与单片机进行连接，单片机如何控制芯片工作，分析芯片的数据手册，按照时序编写程序控制芯片采集书的流程图。3. 阅读实验指导书，了解 RFID 相关知识和卡片构造，存储和访问方式，写出如何使用高频手持机对符合 ISO 14443 TYPE A 标准的 13.56MHz 的 RFID 卡片进行信息的写入和信息读出。实验 3 物联网通信和网络实
7、验一、学习的目的和要求学习物联网的通信和和网络技术，包括无线通信的原理和方法，无线自组网的技术和IEEE802.15.4 协议以及 ZigBee 协议的基本原理，掌握基于这些技术和原理的组网方法。通过本章对基础通信实验的学习和实践，使学生对骨干网的相关通信原理也能触类旁通。二、考核知识点与考核要求本章节的主要知识点是基于 Atmega128 和 CC1000 实现传感网节点的点到点无线通信的方法，使用 TinyOS 实现一个基于 IEEE802.15.4 协议的点对点通信方法。难点是实现基于ZigBee 协议的环境检测程序。三、考核内容1. 阅读实验指导书，掌握基于 Atmega128 和 C
8、C1000 实现传感网节点的点到点无线通信的方法，根据数据手册写出对 CC1000 的配置方法和收发程序的编写流程；写出Atmega128 单片机 SPI 接口的使用方法和 Atmega128 控制 CC1000 进行数据收发的流程。2. 阅读 IEEE802.15.4 协议，写出协议的运行机制、协议中各层的数据包格式。写出nesC 的编程过程和程序设计的方法。3了解 ZigBee 协议的基本原理，掌握 IOT-ZBJ 节点的程序设计方法，写出使用 IOT-ZBJ 节点实现一个基于 ZigBee 协议的环境检测程序的流程。实验 4 物联网接入和处理实验一、学习的目的和要求加深异构信息系统之间的
9、互联、互通与互操作的方法的知识的理解，要求学生了解物联网的接入和处理的方法和过程，包括公网接入，网络安全，时间同步，海量数据搜索等，通过学习，使学生能够更深挖掘相关技术，并根据需要开发应用。二、考核知识点与考核要求本章节的主要知识点是 Android 平台下接入互联网的方法，基于椭圆曲线的群组密钥协商协议通信原理和方法，基于 WiFi 网络的物联网定位方法。难点是基于射频指纹匹配的室内实时定位。三、考核内容1. 公网接入实验。阅读实验指导书，学习 Android 平台下基于 HTTP 访问互联网的原理和方法，写出 Android 平台手机接入互联网访问 Internet 的 3 中方法，写出简
10、单的网络连接程序的流程。2. 基于椭圆曲线的群组密钥协商协议通信实验。理解群组密钥协商协议的基本原理，学习群组密钥协商协议解决群组安全通信的原理，写出无线传感器网络环境下实现加密和解密的方法。3.基于射频指纹匹配的室内实时定位实验。了解基于射频指纹定位的原理，传感器节点无线收发过程等，写出定位系统的软件安装、硬件部署和定位过程。第三部分 有关说明与实施要求一、指定教材徐勇军物联网实验教程北京：机械工业出版社，121二、自学考试方法指导1. 认真阅读与钻研大纲与教材。应考者应根据本大纲规定的考核目标，认真学习教材，全面系统地掌握教材所阐述的基本原理、基本方法和基本技能。2. 本课程的学习必须保证
11、必要的学习时间。自学者应根据课程的特点和自身实际情况，合理安排学习时间。三、考核标准以上考核内容均属考生必做的实验，要求每个实验均需提交要求的内容（包括程序的流程图和实验的方法） ，由主考学校审查合格后才能取得本课程的成绩。考核采用百分制，分合格。附：实验报模板实验 1 物联网基础实验平台姓名 准考证号一、学习的目的和要求了解目前物联网领域中常用的单片机、嵌入式及智能终端平台 3 种开发环境；掌握各个平台的硬件、软件及开发环境相关基础知识；针对每一种平台，掌握其入门实验。通过这些实验的深入学习，掌握各种平台软硬件开发的方法和过程，为深入学习物联网各层次的应用实验打下基础。二、考核知识点与考核要
12、求本实验的主要知识点是基于单片机实验平台的硬件环境、软件环境和入门基础实验，嵌入式实验平台的硬件环境、软件环境、操作系统和基础实验及智能终端平台的基础实验。重点是单片机平台的硬件电路、软件开发环境的使用方法和操作系统的相关知识；难点是嵌入式实验中程序设计的方法。三、考核内容1. 安装 WinAVR20050214 和 AVRStudio4.18 软件，学习如何使用这两个软件进行单片机程序的开发、编译和下载；初步掌握基于单片机程序设计方法，能够设计简单的程序，画出程序的流程图。AVRStudio 的安装到 ATMEL 官方网站： http:/ 下载安装。 AVRStudio 之建立、打开相关调试
13、文件使用汇编语言，软件仿真若使用汇编语言进行源代码的编写，由于 AVRSTUDIO 自带 ASM 编译器，可以直接建立、打开。/pp=30, 2, left/pp=30, 2, left/p接着，进行代码编写，之后按 进行编译。使用 ICCAVR，软件仿真若使用 C 进行编写，由于 AVRSTUDIO 不带 C 编译器，所以需要打开相应的调试文件。打开*.COF（使用 ICCAVR 编译器编写源代码）或*.D90 文件（使用 IAR 编译器编写源代码） 。这类文件与您需要调试的*.C 文件所处同一文件夹。下面以 ICCAVR 为例，进行介绍。接着，保存*.aps 文件，改文件将记录目标芯片、文
14、件路径等信息。在打开项目文件的时候，如下图：选择“AVR Simulator” ，右边选择实际使用的器件型号，之后点击“Finish”即可进行软件仿真。选择完成后，即可进行仿真调试了。p=30, 2, left使用 JTAGICE 仿真器，硬件仿真与软件仿真不同的是：在打开项目文件的时候，如下图：选择“JTAG ICE”，其它的步骤与软件仿真一致，见上。/p使用 JTAG ICE mkII 仿真器，硬件仿真与软件仿真不同的是：在打开项目文件的时候，如下图：选择“JTAG ICE”，其它的步骤与软件仿真一致，见上。 AVRStudio 之调试程序下面简单介绍使用 AVRStudio 进行仿真调试
15、调试控制栏调试控制栏可以控制程序的执行状态，所有的调试控制都可以由菜单，快捷键和调试工具栏实现。注意！如果在目标文件中含有有效的源码级信息，所有的调试操作将一直继续执行，直到到达第一条用户源代码语句.如果没有遇到用户源代码语句，程序将继续执行。如果要停止程序的运行，必须在发出停止命令前转换到反汇编模式。2. 掌握搭建一个基于 ARM7 下 Clinux 开发平台，在实验母版上使用蜂鸣器、串口实现一个简单的演示程序的方法。程序通过 Clinux 控制蜂鸣器实现每隔 2 秒鸣叫一次，通过串口在控制台输出提示信息，写出实现程序的步骤和流程。1.1 串口调试组件实验1.1.1 实验目的在程序开发过程中
16、，往往需要对编写的代码进行调试，前面介绍了通过 LED 进行调试的方法，该实验主要是介绍串口调试的方式。本实验通过一个简单的例子让读者学会串口调试编写的代码。1.1.2 实验原理串口调试的语句格式为， ADBG( x, args), 其中 x 为调试级别。我们在 Makefile中定义一个默认级别，在写代码的时候只有 x 不小于 Makefile 中定义的默认级别时，该语句才能被输出到串口，args为打印的内容，具体的格式和 c 语言中 printf 相同。ADBG(.) 语句实际上是通过 CC2430 的串口 Uart0 输出打印语句的。1.1.3 实验步骤1. 将基站同电脑用烧录线连接好，打开基站的开
