物联网平台开发及应用：基于CC和ZigBee

本书是一本由浅入深对物联网系统进行开发的书籍，全书采用任务式开发的学习方法，共积累了近50生动有趣、贴近生活的案例，每个案例均有完整的开发过程，分别是明确的学习目标、清晰的环境开发要求、深入浅出的原理学习、详细的开发内容和完整的开发步骤，最后得出任务结论，引导读者一步一步轻松完成理论学习，并将理论学习用于开发实践进行验证，避免的枯燥的理论学习，强调理论与实践的有机结合，全书配套了相应的源代码，在书本源代码的基础可以进行快速二次开发。本书由浅入深地讲述物联网系统的开发，采用任务式开发的方法，通过大量生动有趣、贴近生活的案例来讲述物联网系统的开发。每个案例均有完整的开发过程，包括学习目标、开发环境、原理学习、开发内容和开发步骤，最后得出任务结论，引导读者轻松完成理论学习并用于实践进行验证，避免枯燥的理论学习，强调理论与实践的结合。该书按照知识点分类，分为入门篇、基础开发篇和云平台开发篇，将嵌入式系统的开发技术、处理器基本接口驱动、传感器驱动、无线射频技术、Android移动互联网开发和云平台用一种通信协议结合在一起，实现了强大的物联网数据采集、传输和处理，能适用在多个行业的应用。

廖建尚，男，副教授，毕业于广东工业大学通信与信息系统专业，硕士，先任职于广东交通职业技术学院。长期从事物联网技术的开发和教学工作。

第1篇 入门篇
第1章 物联网开发硬件与软件 3
1．1 任务1：认识物联网 3
1．1．1 物联网 3
1．1．2 国外物联网 4
1．1．3 国内物联网 5
1．1．4 物联网重点领域 6
1．1．5 国外物联网发展重点方向和机遇 7
1．2 任务2：认识物联网开发硬件 8
1．2．1 物联网开发硬件――TI CC2530处理器 8
1．2．2 CC2530无线节点 9
1．2．3 跳线设置及硬件连接 9
1．2．4 CC2530无线节点硬件资源 11
第2章 物联网开发环境搭建 15
2．1 任务3：物联网开发环境搭建 15
2．1．1 学习目标 15
2．1．2 开发环境 15
2．1．3 原理学习 15
2．1．4 开发步骤 15
2．2 任务4：创建第一个IAR应用程序 18
2．2．1 创建工程 18
2．2．2 工程设置 22
2．2．3 IAR程序的下载与调试 25
2．2．4 下载hex文件 29
第2篇 基础开发篇
第3章 CC2530外围接口项目开发 35
3．1 任务5：LED控制 35
3．1．1 学习目标 35
3．1．2 开发环境 35
3．1．3 原理学习 35
3．1．4 开发内容 37
3．1．5 开发步骤 38
3．2 任务6：外部中断 38
3．2．1 学习目标 38
3．2．2 开发环境 39
3．2．3 原理学习 39
3．2．4 开发内容 40
3．2．5 开发步骤 41
3．3 任务7：定时器 42
3．3．1 学习目标 42
3．3．2 开发环境 42
3．3．3 原理学习 42
3．3．4 开发内容 44
3．3．5 开发步骤 45
3．4 任务8：串口 45
3．4．1 学习目标 45
3．4．2 开发环境 46
3．4．3 原理学习 46
3．4．4 开发内容 48
3．4．5 开发步骤 50
3．5 任务9：ADC采集 51
3．5．1 学习目标 51
3．5．2 开发环境 51
3．5．3 原理学习 51
3．5．4 开发内容 52
3．5．5 开发步骤 53
3．6 任务10：休眠与唤醒 54
3．6．1 学习目标 54
3．6．2 开发环境 55
3．6．3 原理学习 55
3．6．4 开发内容 55
3．6．5 开发步骤 58
3．7 任务11：看门狗 58
3．7．1 学习目标 58
3．7．2 开发环境 58
3．7．3 原理学习 59
3．7．4 开发内容 59
3．7．5 开发步骤 60
3．8 任务12：DMA 61
3．8．1 学习目标 61
3．8．2 开发环境 61
3．8．3 原理学习 61
3．8．4 开发内容 61
3．8．5 开发步骤 64
第4章 传感器开发项目 65
4．1 任务13：光敏传感器 65
4．1．1 学习目标 65
4．1．2 开发环境 65
4．1．3 原理学习 65
4．1．4 开发内容 65
4．1．5 开发步骤 67
4．1．6 任务结论 67
4．2 任务14：温/湿度传感器 67
4．2．1 学习目标 67
4．2．2 开发环境 67
4．2．3 原理学习 67
4．2．4 开发内容 69
4．2．5 开发步骤 71
4．2．6 任务结论 71
4．3 任务15：雨滴/凝露传感器 71
4．3．1 学习目标 71
4．3．2 开发环境 72
4．3．3 原理学习 72
4．3．4 开发内容 72
4．3．5 开发步骤 73
4．3．6 任务结论 74
4．4 任务16：火焰传感器 74
4．4．1 学习目标 74
4．4．2 开发环境 74
4．4．3 原理学习 74
4．4．4 开发内容 75
4．4．5 开发步骤 76
4．4．6 任务结论 76
4．5 任务17：继电器传感器 76
4．5．1 学习目标 76
4．5．2 开发环境 77
4．5．3 原理学习 77
4．5．4 开发内容 78
4．5．5 开发步骤 79
4．5．6 任务结论 79
4．6 任务18：霍尔传感器 79
4．6．1 学习目标 79
4．6．2 开发环境 79
4．6．3 原理学习 80
4．6．4 开发内容 81
4．6．5 开发步骤 81
4．6．6 任务结论 82
4．7 任务19：超声波测距传感器 82
4．7．1 学习目标 82
4．7．2 开发环境 82
4．7．3 原理学习 82
4．7．4 开发内容 83
4．7．5 开发步骤 85
4．7．6 任务结论 85
4．8 任务20：人体红外传感器 85
4．8．1 学习目标 85
4．8．2 开发环境 85
4．8．3 原理学习 85
4．8．4 开发内容 86
4．8．5 开发步骤 87
4．8．6 任务结论 88
4．9 任务21：可燃气体/烟雾传感器 88
4．9．1 学习目标 88
4．9．2 开发环境 88
4．9．3 原理学习 88
4．9．4 开发内容 89
4．9．5 开发步骤 90
4．9．6 任务结论 91
4．10 任务22：空气质量传感器 91
4．10．1 学习目标 91
4．10．2 开发环境 91
4．10．3 原理学习 91
4．10．4 开发内容 92
4．10．5 开发步骤 92
4．10．6 任务结论 92
4．11 任务23：三轴传感器 93
4．11．1 学习目标 93
4．11．2 开发环境 93
4．11．3 原理学习 93
4．11．4 开发内容 95
4．11．5 开发步骤 99
4．11．6 任务结论 99
4．12 任务24：压力传感器 99
4．12．1 学习目标 99
4．12．2 开发环境 99
4．12．3 原理学习 100
4．12．4 开发内容 102
4．12．5 开发步骤 105
4．12．6 任务结论 105
4．13 任务25：RFID读写 105
4．13．1 学习目标 105
4．13．2 开发环境 105
4．13．3 原理学习 105
4．13．4 开发内容 109
4．13．5 开发步骤 117
4．13．6 任务结论 117
第5章 无线射频开发项目 119
5．1 任务26：点对点通信 119
5．1．1 学习目标 119
5．1．2 开发环境 119
5．1．3 原理学习 119
5．1．4 开发内容 119
5．1．5 开发步骤 122
5．1．6 任务结论 123
5．2 任务27：广播通信 123
5．2．1 学习目标 123
5．2．2 开发环境 123
5．2．3 原理学习 123
5．2．4 开发内容 123
5．2．5 开发步骤 126
5．2．6 任务结论 127
5．3 任务28：信道监听 127
5．3．1 学习目标 127
5．3．2 开发环境 127
5．3．3 原理学习 127
5．3．4 开发内容 128
5．3．5 开发步骤 130
5．3．6 任务结论 131
5．4 任务29：无线控制 131
5．4．1 学习目标 131
5．4．2 开发环境 131
5．4．3 原理学习 132
5．4．4 开发内容 132
5．4．5 开发步骤 134
5．4．6 任务结论 135
第6章 ZStack协议栈开发 137
6．1 任务30：认识ZStack协议栈 137
6．1．1 ZStack的安装 137
6．1．2 ZStack的结构 138
6．1．3 设备的选择 140
6．1．4 定位编译选项 141
6．1．5 ZStack中的寻址 142
6．1．6 ZStack中的路由 144
6．1．7 OSAL调度管理 144
6．1．8 ZStack的串口通信 145
6．1．9 配置信道 146
6．2 任务31：ZStack协议栈工程解析 147
6．2．1 学习目标 147
6．2．2 开发环境 147
6．2．3 原理学习 147
6．3 任务32：多点自组织组网 161
6．3．1 学习目标 161
6．3．2 预备知识 161
6．3．3 开发环境 161
6．3．4 原理学习 161
6．3．5 开发内容 163
6．3．6 开发步骤 166
6．3．7 任务结论 168
6．4 任务33：信息广播/组播 168
6．4．1 学习目标 168
6．4．2 预备知识 168
6．4．3 开发环境 168
6．4．4 原理学习 168
6．4．5 开发内容 169
6．4．6 开发步骤 172
6．4．7 任务结论 173
6．5 任务34：网络拓扑―星状网 174
6．5．1 学习目标 174
6．5．2 预备知识 174
6．5．3 开发环境 174
6．5．4 原理学习 174
6．5．5 开发内容 174
6．5．6 开发步骤 178
6．5．7 任务结论 178
6．6 任务35：网络拓扑―树状网 179
6．6．1 学习目标 179
6．6．2 预备知识 179
6．6．3 开发环境 179
6．6．4 原理学习 179
6．6．5 开发内容 179
6．6．6 开发步骤 182
6．6．7 任务结论 183
6．7 任务36：ZigBee串口应用 183
6．7．1 学习目标 183
6．7．2 预备知识 184
6．7．3 开发环境 184
6．7．4 原理学习 184
6．7．5 开发内容 184
6．7．6 开发步骤 186
6．7．7 任务结论 187
6．8 任务37：ZigBee协议分析 187
6．8．1 学习目标 187
6．8．2 预备知识 187
6．8．3 开发环境 187
6．8．4 原理学习 188
6．8．5 开发内容 189
6．8．6 开发步骤 191
6．8．7 任务结论 192
6．9 任务38：ZigBee绑定 193
6．9．1 学习目标 193
6．9．2 预备知识 193
6．9．3 开发环境 193
6．9．4 原理学习 193
6．9．5 开发内容 194
6．9．6 开发步骤 196
6．9．7 任务结论 197
第7章 物联网开发综合项目 199
7．1 任务39：物联网平台控制操作 200
7．1．1 准备开发环境 200
7．1．2 启动程序 200
7．1．3 搜索网络 201
7．1．4 传感器节点操作 202
7．2 任务40：智能网关程序 204
7．2．1 智能网关程序框架 204
7．2．2 智能网关服务程序解析 205
7．3 任务41：节点间通信协议 212
7．3．1 应用层通信协议解析 212
7．3．2 串口通信协议解析 214
7．3．3 协议栈通信协议解析 217
7．4 任务42：Android控制程序 218
7．4．1 Android用户控制程序框架 218
7．4．2 导入Android用户控制程序 226
7．5 任务43：ZigBee节点控制程序 228
7．5．1 节点工程介绍 229
7．5．2 传感器介绍 230
7．5．3 传感器底层代码解析 231
7．6 任务44：添加自定义传感器节点 239
7．6．1 定义节点间通信协议 239
7．6．2 编写传感器节点程序 239
7．6．3 编写Android界面控制程序 244
第3篇 云平台开发篇
第8章 云平台项目开发 253
8．1 任务45：智云物联开发基础 254
8．1．1 智云物联平台介绍 254
8．1．2 智云物联基本框架和常用硬件 254
8．1．3 智云物联案例 255
8．1．4 开发前准备工作 256
8．2 任务46：智云平台基本使用 256
8．2．1 学习目标 256
8．2．2 开发环境 256
8．2．3 原理学习 256
8．2．4 开发内容 257
8．2．5 开发步骤 262
8．2．6 任务结论 267
8．3 任务47：通信协议 267
8．3．1 学习目标 267
8．3．2 开发环境 267
8．3．3 原理学习 267
8．3．4 开发内容 272
8．3．5 开发步骤 273
8．3．6 任务结论 275
8．4 任务48：智云硬件驱动开发 275
8．4．1 学习目标 275
8．4．2 开发环境 276
8．4．3 原理学习 276
8．4．4 开发内容 277
8．4．5 开发步骤 288
8．4．6 任务结论 290
8．5 任务49：智云Android应用接口 290
8．5．1 学习目标 290
8．5．2 开发环境 290
8．5．3 原理学习 290
8．5．4 开发内容 296
8．5．5 开发步骤 313
8．5．6 任务结论 314
8．6 任务50：智云开发调试工具 314
8．6．1 学习目标 314
8．6．2 开发环境 314
8．6．3 原理学习 314
8．6．4 开发内容 315
8．6．5 开发步骤 318
8．6．6 任务结论 320
8．7 任务51：云平台应用 320
8．7．1 学习目标 320
8．7．2 开发环境 320
8．7．3 原理学习 320
8．7．4 开发内容 321
8．7．5 开发步骤 327
8．7．6 任务结论 328
附录A 无线节点读取IEEE地址 329
附录B 认识常用的传感器 331
参考文献 333

物联网和云计算已经慢慢逐渐改变了社会的生产方式，以及人们的工作、生活和娱乐方式。物联网在智能农业、智能家居、智能电力、智能交通、智能电网、智能安防、智能物流等方面得到了广泛的应用，并逐步改变着这些产业的结构。

物联网系统涉及的技术很多，对于从事物联网系统开发的工程师来说，需要对软/硬件有一定的理解，因此，一个有志于从事物联网系统开发的人，必须掌握处理器外围接口的驱动开发技术、相应传感器的驱动开发技术，能开发应用程序和移动端程序。本书以CC2530微处理器为硬件平台，详细讲解传感器驱动、无线射频技术、Android移动互联网开发和云平台，理论知识点清晰，实践案例丰富，循序渐进地引导读者掌握物联网系统开发的各种技术。

本书由浅入深地讲述物联网系统的开发，采用任务式开发的方法，通过大量生动有趣、贴近生活的案例来讲述物联网系统的开发。每个案例均有完整的开发过程，包括学习目标、开发环境、原理学习、开发内容和开发步骤，最后得出任务结论，引导读者轻松完成理论学习并用于实践进行验证，避免枯燥的理论学习，强调理论与实践的结合。

书中每个案例均有完整的开发代码，所有的实例都已经在TI公司的CC2530微处理器和智云平台进行了验证，在源代码的基础可以进行快速二次开发，能轻松地将其转化为各种比赛的案例或者科研工作人员进行科研项目开发等。

本书结构

本书按照知识点分类，分为入门篇、基础开发篇和云平台开发篇。

第1篇是入门篇，共2章。

第1章介绍物联网的基本概念，以及本书开发使用的硬件平台CC2530。

第2章介绍物联网开发的软件环境搭建，从创建第一个IAR应用程序入手，介绍如何用IAR建立工程，如何编译和调试。

第2篇是基础开发篇，共5章。

第3章是CC2530外围接口电路驱动开发，涉及本书中案例有LED控制、外部中断、定时器/计数器、串口、A/D转换、休眠与唤醒、看门狗、DMA控制，引导读者掌握CC2530外围接口电路驱动开发等。

第4章是传感器开发项目，在CC2530的基础上完成各种传感器的原理学习与开发，包括光敏传感器、温湿度传感器、雨滴/凝露传感器、火焰传感器、继电器、霍尔传感器、超声波测距离传感器、人体红外传感器、可燃气体/烟雾传感器、空气质量传感器、三轴传感器、压力传感器和RFID读写等，选用的传感器均是目前在每个行业应用广泛的器件。

第5章介绍无线射频开发项目，包括点对点通信、广播通信、信道监听和无线控制，阐述了ZigBee无线技术的三种主要通信方式和开发方法。

第6章主要介绍Stack协议栈的开发，包括认识Zstack协议栈、Zstack协议栈工程解析、多点自组织组网、信息广播/组播、星状网、树状网、ZigBee串口应用、ZigbBee协议分析、ZigBee绑定任务等。

第7章是物联网开发综合项目，首先介绍与物联网平台有关的技术，如物联网平台控制操作、智能网关程序、节点间通信协议，然后介绍Android控制程序、ZigBee节点控制程序和传感器节点的添加等，综合应用物联网技术。

第3篇是云平台开发篇，共1章。

第8章主要分析云平台开发技术，首先介绍智云物联平台的基本使用方法，然后设计了一种用于数据传输的通信协议和智云的Android应用接口，最后对云平台的综合应用和项目发布进行了详细的介绍。

本书特色

（1）任务式开发：抛去传统的理论学习方法，通过合适的案例将理论与实践结合起来，使理论学习和开发实践紧密结合，带领读者快速入门，由浅入深地逐步掌握物联网系统的开发技术。

（2）物联网和云平台的结合：在智云平台上实现物联网系统的开发，将嵌入式系统的开发技术、处理器基本接口驱动、传感器驱动、无线射频技术、Android移动互联网开发和云平台用一种通信协议结合在一起，实现了强大的物联网数据采集、传输和处理，适合在多个行业的应用。

参与本书编写的人员还有曹成涛、杨志伟、林晓辉，本书既可作为高等院校相关专业师生的教学参考书，、自学参考书，也可供相关领域的工程技术人员查阅之用，对于物联网开发爱好者，本书也是一本的深入浅出的读物。

感谢中智讯（武汉）科技有限公司在本书编写的过程中提供的帮助和支持，特别感谢电子工业出版社的编辑在本书出版过程中给予的指导和大力支持。

由于本书涉及的知识面广，限于笔者的水平和经验，疏漏之处在所难免，恳请专家和读者批评指正。

作 者

2016年7月