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第1篇 理论部分3

第1章 概论3

1.1 无线传感器网络3

1.2 无线传感器网络的研究现状4

1.3 无线传感器网络的体系结构6

1.3.1 传感器节点7

1.3.2 传感器节点的限制7

1.3.3 无线传感器网络的网络特征8

1.4 物联网9

1.4.1 物联网的发展史9

1.4.2 物联网的体系架构10

1.4.3 物联网与无线传感器网络11

1.5 无线传感器网络的应用领域13

1.5.1 环境监测13

1.5.2 军事领域13

1.5.3 医疗健康14

1.5.4 物流监控14

1.5.5 智能家居15

1.5.6 智能汽车15

1.5.7 工业检测和自动控制系统的应用15

1.5.8 空间探测应用15

第2章 传感器应用基础17

2.1 传感器概述17

2.1.1 传感器的定义17

2.1.2 传感器技术的作用17

2.1.3 传感器的特性17

2.2 常用物理量传感器21

2.2.1 压力传感器21

2.2.2 超声波传感器24

2.2.3 温度、湿度传感器25

2.2.4 烟雾、气体传感器33

2.2.5 转速、位移、加速度传感器35

2.2.6 磁阻传感器37

第3章 无线传感器网络的关键技术41

3.1 时钟同步技术41

3.1.1 传感器网络的时间同步机制41

3.1.2 时间同步协议42

3.1.3 时间同步的应用示例42

3.2 节点定位技术43

3.2.1 概述43

3.2.2 基于测距的定位方式44

3.2.3 基于非测距方法的定位方式46

3.2.4 典型定位应用47

3.3 网络服务质量保证47

3.3.1 概述47

3.3.2 数据融合48

3.3.3 拥塞控制49

3.4 无线传感器网络中嵌入式系统软件技术50

3.4.1 概述50

3.4.2 TinyOS操作系统50

3.4.3 后台管理软件51

第4章 ZigBee技术基础53

4.1 ZigBee技术简介53

4.2 IEEE 820.15.4标准54

4.2.1 概述54

4.2.2 网络协议栈56

4.2.3 物理层57

4.2.4 MAC层58

4.3 ZigBee中的无线通信技术60

4.3.1 CSMA/CA60

4.3.2 DSSS61

第5章 ZigBee应用开发63

5.1 ZigBee芯片63

5.1.1 CC2530射频芯片简介63

5.1.2 CC2530引脚描述64

5.1.3 CPU和存储器66

5.1.4 外部设备67

5.2 ZigBee硬件开发68

5.2.1 ZigBee硬件平台介绍68

5.2.2 无线传感器网通信模块结构68

5.2.3 无线节点模块69

5.2.4 电源板与智能主板69

5.2.5 嵌入式网关（Cortex A8DB开发板）72

5.3 ZigBee软件开发73

5.3.1 IAR集成开发环境简介73

5.3.2 IAR工程的建立及配置75

5.3.3 编译与调试79

5.4 ZigBee协议栈81

5.4.1 TI Z-Stack协议栈简介81

5.4.2 TI Z-Stack软件结构82

第6章 无线传感器网络安全技术88

6.1 安全问题概述88

6.1.1 信息安全面临的障碍89

6.1.2 安全需求90

6.1.3 攻击与威胁92

6.2 路由安全94

6.2.1 无线传感器网络路由的特点94

6.2.2 路由攻击的防范96

6.2.3 安全路由协议97

6.3 密钥管理99

6.3.1 数据加密和认证100

6.3.2 密钥管理方案101

6.4 入侵检测103

6.4.1 入侵检测模型104

6.4.2 入侵检测算法105

6.4.3 入侵检测的常用方法107

第7章 综合应用110

7.1 概述110

7.2 综合应用110

7.2.1 教育领域110

7.2.2 工业领域111

7.2.3 农业领域113

7.2.4 建筑领域115

7.2.5 城市管理无线传感器网116

7.2.6 医疗卫生领域116

7.2.7 环境监测117

7.2.8 仓储物流管理118

7.2.9 智能家居118

7.2.10 军事领域119

第2篇 实践部分123

第8章 软件平台的搭建123

8.1 IAR EW8051集成开发环境及其使用123

8.1.1 IAR安装123

8.1.2 IAR软件的使用127

8.2 SmartRF闪存编程器的使用140

第9章 控制器实验143

9.1 实验一 GPIO控制接口实验143

9.2 实验二 LCD控制实验147

9.3 实验三 CC2530外部中断实验153

9.4 实验四 CC2530定时器实验156

9.5 实验五 CC2530串口通信实验158

9.6 实验六 CC2530 ADC实验161

第10章 无线通信基础167

10.1 实验一 简单点到点通信实验167

10.2 实验二 CC2530无线通信丢包率测试实验169

10.3 实验三 802.15.4—2.4GHz各信道信号强度测试实验171

第11章 Z-Stack协议栈实验——拓扑1（点到点）173

11.1 实验一 最大吞吐率测试173

11.2 实验二 最大数据吞吐量测试175

第12章 Z-Stack协议栈实验——拓扑2（星状网）和拓扑3（MESH网）178

12.1 实验一 Z-Stack协议栈星状网通信实验178

12.2 实验二 Z-Stack协议栈MESH网通信实验181

参考文献184