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传感器网络

传感器网络是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络,这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况(比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物)。无线传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传感器网络被应用于很多民用领域,如环境与生态监测、健康监护、家庭自动化、以及交通控制等。

传感器网络基本信息

传感器网络原理

传感器网络的每个节点除配备了一个或多个传感器之外,还装备了一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源(通常为电池)。单个传感器节点的尺寸大到一个鞋盒,小到一粒尘埃。传感器节点的成本也是不定的,从几百美元到几美分,这取决于传感器网络的规模以及单个传感器节点所需的复杂度。传感器节点尺寸与复杂度的限制决定了能量、存储、计算速度与频宽的受限。

在计算机科学领域,传感器网络是一个研究热点,每年都会召开很多的研讨会和国际会议。

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传感器网络造价信息

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氨氮PH传感器

  • XRP6714DK
  • 南京新锐鹏
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  • 株洲中车机电科技有限公司
  • 2022-12-06
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COD传感器

  • XRP6602D
  • 南京新锐鹏
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  • 株洲中车机电科技有限公司
  • 2022-12-06
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氨氮PH传感器

  • 型号:DNH1000
  • 天健创新
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  • 天健创新(北京)监测仪表股份有限公司
  • 2022-12-06
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SS传感器

  • 型号:IDT1000
  • 天健创新
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  • 天健创新(北京)监测仪表股份有限公司
  • 2022-12-06
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COD传感器

  • 型号:UVC1000
  • 天健创新
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  • 天健创新(北京)监测仪表股份有限公司
  • 2022-12-06
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臭氧传感器

  • 广东2022年1季度信息价
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噪声传感器

  • 广东2022年1季度信息价
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噪声传感器

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噪声传感器

  • 广东2021年2季度信息价
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臭氧传感器

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CO传感器

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CO传感器

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  • 2022-06-29
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氨氮传感器

  • 氨氮传感器
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  • 中档
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烟感传感器

  • 烟感传感器
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  • 广州云鹏、斯特纽
  • 中档
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CO传感器

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  • 霍尼韦尔、西门子、江森
  • 中档
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  • 2021-11-05
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传感器网络与传感器

传感器网络与传感器是什么关系呢?它究竟是一种传感器呢还是一种网络呢?在回答这个问题之前,我们先来看一下传感器网络中传感节点的系统组成吧。如图1所示,一般可以将传感节点分解为传感模块、微处理器最小系统、无线通信模块、电源模块和增强功能模块5个组成部分,其中增强功能模块为可选配置。

图1 传感器网络中传感节点的系统组成

可以把传感模块和电源模块看作传统的传感器,如果再加上微处理器最小系统就可对应于智能传感器,而无线通信模块是为了实现无线通信功能而比传统传感器新增加的功能模块。增强功能模块是可选配置,例如时间同步系统、卫星定位系统、用于移动的机械系统等。

从传感节点的系统组成上看,传感器网络可以看作是多个增加了无线通信模块的智能传感器组成的自组织网络。而从功能上看,传感器和传感器网络大致相同,都是用来感知监测环境信息的,不过显然传感器网络具备更高的可靠性。

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传感器网络作用

传感器网络主要包括三个方面:感应、通讯、计算(硬件、软件、算法)。其中的关键技术主要有无线数据库技术,比如使用在无线传感器网络的查询,和用于和其它传感器通讯的网络技术,特别是多次跳跃路由协议。例如摩托罗拉使用在家庭控制系统中的ZigBee无线协议。

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传感器网络常见问题

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传感器网络​简介

所谓传感器网络是由大量部署在作用区域内的 、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点通过自组织方式构成的能根据环境自主完成指定任务的分布式智能化网络系统。传感网络的节点间距离很短,一般采用多跳(multi-hop)的无线通信方式进行通信。传感器网络可以在独立的环境下运行,也可以通过网关连接到Internet,使用户可以远程访问。

传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现"无处不在的计算"理念。

传感器网络节点的组成和功能包括如下四个基本单元:传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(由嵌入式系统构成,包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)、以及电源部分。此外,可以选择的其它功能单元包括:定位系统、运动系统以及发电装置等。

在传感器网络中,节点通过各种方式大量部署在被感知对象内部或者附近。这些节点通过自组织方式构成无线网络,以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中特定的信息,可以实现对任意地点信息在任意时间的采集,处理和分析。一个典型的传感器网络的结构包括分布式传感器节点(群)、sink节点、互联网和用户界面等.

传感节点之间可以相互通信,自己组织成网并通过多跳的方式连接至Sink(基站节点),Sink节点收到数据后,通过网关(Gateway)完成和公用Internet网络的连接。整个系统通过任务管理器来管理和控制这个系统。传感器网络的特性使得其有着非常广泛的应用前景,其无处不在的特点使其在不远的未来成为我们生活中不可缺少的一部分。

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传感器网络的发展

传感器网络是怎样发展起来的呢?

最早的传感器网络可以追溯到上世纪70年代美军在越战中使用的"热带树"传感器。为了遏制北越在胡志明小道的后勤补给,美军在这条小道上沿途投放了上万个"热带树"传感器,这是一种振动和声响传感器,当北越车队经过时传感器探测到振动和声响即向指挥中心发送感知信号,美军收到信号后即组织轰炸,有资料显示越战期间美军依靠"热带树"的帮助总共炸坏了4万多辆北越运输卡车。

"热带树"传感器之间没有通信能力,所以实际上还称不上网络的概念。20世纪80年代以来,美国军方陆续与高校开展传感器网络方面的研究合作,旨在建立能够用于军事用途的自组织的无线传感器网络,这期间在硬件、软件、标准化和产品化等方面取得了一系列的重大进展。

2000年,美国加州大学伯克利分校发布了传感器节点专用操作系统TinyOS,后续又推出专用程序设计语言nesC。2001年,伯克利分校又推出Mica系列传感器节点产品。TinyOS和Mica取得了巨大的成功,直到今天它们仍然得到了广泛的应用。

2001年,ZigBee联盟成立,并对无线传感器网络的通信协议进行了全面的标准化,后续多家公司发布了多款符合ZigBee协议标准的芯片和产品。

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传感器网络体系结构

传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor)、汇聚节点(sink node)和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域(sensor field)内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。

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传感器网络未来的发展趋势

传感器网络未来的发展趋势又如何呢?

传感器网络技术诞生至今也不过几十年的时间,最近更是得到了美国之外欧洲、中国和日韩等国的重视和关注,目前其发展前沿也在不断延伸。总体说来,大致可以将其发展趋势划分为两大类:其一是设计用于完成特殊任务的无线传感器网络,例如无线多媒体传感器网络和无线传感执行网络。其二是设计用于特殊应用环境下工作的无线传感器网络,例如水下环境和地下环境。

无线多媒体传感器网络(WMSN, Wireless Multimedia Sensor Network)在传感器节点上借助多媒体传感单元将音频、视频、图像等多媒体信息传送到管理节点,能够实现对复杂多变环境的监测。

无线传感执行网络(WSAN, Wireless Sensor and Actor Network)在WSN的基础上加入了执行节点(Actor),执行节点根据收集到的监测信息做出决策并执行相关操作,从而在对环境监测的基础上进一步实现对环境的控制。

水声无线传感器网络(UW-ASN, Underwater Acoustic Sensor Network)采用水声无线通信技术实现水下传感器节点之间的通信连接,能够完成海洋采样、环境监测、水下开采、辅助航行等任务。

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传感器网络与物联网

通过感知识别技术,让物品"开口说话、发布信息",是融合物理世界和信息世界的重要一环,是物联网区别于其他网络的最独特的部分。物联网的"触手"是位于感知识别层的大量信息生成设备,包括RFID、传感器网络、定位系统等。传感器网络所感知的数据是物联网海量信息的重要来源之一。

传感器网络已被视为物联网的重要组成部分,如果将智能传感器的范围扩展到RFID等其他数据采集技术,从技术构成和应用领域来看,泛在传感器网络等同于现在我们提到的物联网。

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传感器网络文献

无线传感器网络组网设计 无线传感器网络组网设计

无线传感器网络组网设计

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大小:160KB

页数: 1页

无线传感器网络是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络。本文分析了Zig Bee无线传感器网络的结构,并研究了采用Zig Bee技术如何建立无线传感器网络,及实现终端节点和协调节点的通信。

构筑全球无线传感器网络 构筑全球无线传感器网络

构筑全球无线传感器网络

格式:pdf

大小:160KB

页数: 4页

如果说互联网构成了逻辑上的信息世界,改变了人与人之间的沟通交流方式,那么,无线传感器网络则是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起,改变人类与自然界的交互方式。如今,无线传感器网络如同其他高新技术一样,在经历了十几年的发展之后,正逐步走出象牙塔,迈向更广阔的应用领域。

无线传感器网络应用相关

传感器网络用来感知客观物理世界,获取物理世界的信息量。客观世界的物理量多种多样,不可穷尽。不同的传感器网络应用关心不同的物理量,因此对传感器的应用系统也有多种多样的要求。

无线传感器网络

不同的应用对传感器网络的要求不同,其硬件平台、软件系统和网络协议必然会有很大差别。所以传感器网络不能像因特网一样,有统一的通信协议平台。对于不同的传感器网络应用虽然存在一些共性问题,但在开发传感器网络应用中,更关心传感器网络的差异。只有让系统更贴近应用,才能做出最高效的目标系统。针对每一个具体应用来研究传感器网络技术,这是传感器网络设计不同于传统网络的显著特征。

无线传感网络有着许多不同的应用。在工业界和商业界中,它用于监测数据,而如果使用有线传感器,则成本较高且实现起来困难。无线传感器可以长期放置在荒芜的地区,用于监测环境变量,而不需要将他们重新充电再放回去。

无线传感网络的应用包括视频监视,交通监视,航空交通控制,机器人学,汽车,家居健康监测和工业自动化。在环境监控中一个典型的应用就是传感网(Sensor Web,或SW)。传感器网络可以用来监视有效利用电力,如日本的例子。[1]

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传感器网络标准系统设计

无线传感器网络技术应用广泛,百花齐放 无线传感器和传感器网络,是具有非常广泛的市场前景,将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响的新技术。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时,更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术,《商业周刊》 预测的未来四大新技术中,无线传感器网络也列入其中。

无线传感器网络技术应用广泛,百花齐放

无线传感器网络有着十分广泛的应用前景,在工业、农业、军事、环境、医疗,数字家庭,绿色节能,智慧交通等传统和新兴领域有具有巨大的运用价值,无线传感器网络将无处不在,将完全融入我们的生活。图一是无线传感器应用示意。

在使用频段方面,Z-Wave也与ZigBee差距不大,Z-Wave虽不像ZigBee能在2.4GHz频段使用,但也能在868MHz及908MHz(具体而言是868.42MHz及908.42MHz)的频段工作,且与ZigBee相同的,868MHz频段在欧洲地区运用,908MHz(ZigBee位于相近的915MHz)频段则是在美国地区运用。

至于无线发送的调制,Z-Wave依旧是使用原有的GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying)方式。相对的,ZigBee在868MHz与915MHz频段是使用BPSK(Binary Phase-Shift Keying)调制,而在2.5GHz频段是使用正交式QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying)调制

欧洲与美国地区的差异

若更进一步了解,可以发现Z-Wave技术与今日其它新推行的无线技术一样,经常遭遇到各地区电信法规的不同限制,而必须做出各种的因应与妥协。

举例而言,Z-Wave在欧洲所使用的868MHz频段,在法规上有占空比不得大于百分之一的限制,也就是说:Z-Wave真正在进行无线信号发送的时间与没有在发送无线信号的时间,比例是1:99,若将时间刻度放大来解释,即是发送1秒钟的无线信号后,必须停止、闲置99秒,之后才能进行第二次发送,且发送时间一样只能持续一秒,接下来又是长达99秒的等待。很明显的,此项法规的限制也使Z-Wave不易提升其传输率。

当然,在长达99秒的等待过程中,Z-Wave节点(或称:装置)可以进入休眠的省电状态,藉此来降低功耗、节省用电,此方面Z-Wave已能达0.1%的占空比,同样以时间刻度放大的角度来说明,若一样以100秒为一个周期单位,Z-Wave可以只工作0.1秒,其余99.9秒的时间都在休眠。

虽然Z-Wave在欧洲的868MHz频段上有占空比的限制,但相对的在美国908MHz频段上就没有这项限制,所以理论上Z-Wave日后可以在908MHz频段上有更高的速率提升空间。

不过,美国的908MHz频段却也有另一项缺点,即是对发送功率进行限制,其发送功率不得高于1毫瓦,相对的欧洲在这方面的规范反而较宽松,只要在25mW内都属合法使用,发送功率限制的结果也会连带限制Z-Wave的发送距离、无线覆盖率。至于ZigBee方面目前的最大发送功率也是在1mW(0dBm)内。

二者间技术上的差异

既然谈及发送距离,那么也必须比较Z-Wave与ZigBee间的发射差异,Z-Wave的发送距离为100英呎(约30公尺),且要达到如此距离必须在电波的传送路径上没有任何阻挡,然而这并不表示Z-Wave无法进行穿透性传输,Z-Wave的无线发送依旧可以穿墙收发,不过穿越阻隔物的代价是减损传输距离,目前Z-Wave阵营尚未公布穿透性传输表现的相关信息,只以不同的穿透材质而有不同的距离折损来说明。

同样的,ZigBee方面也并未有完整具体的传输距离信息,仅有32英呎∼246英呎(10公尺∼75公尺)的概略描述,且一样表示必须依据实际发送的环境而定。

Z-Wave与ZigBee之间除了传输速度、传输距离有别之外,在节点数目、拓朴型态、安全加密上也都各有不同。

首先是节点数目,此方面Z-Wave并未有所改变,依旧是每个网络内最多232个节点,若想与更多节点联系,就必须使用跨网的桥接(Bridge)技术才行。

至于ZigBee方面,ZigBee的节点寻址达16-bit,理论上可以达65,536个节点,此远远胜过Z-Wave,此外ZigBee还能选用更大范畴的64-bit寻址,如此节点数就不可限量。更进一步的,IETF已拟定让ZigBee与IPv6接轨整合的6loWPAN(全称为:IPv6 over Low power WPAN),ZigBee节点将可以广大Internet结合,这些方面Z-Wave都无法比拟。

另外在连接拓朴方面,Z-Wave只有一种拓朴型态,即是网状(Mesh),而ZigBee除了也有网状拓朴外,也支持星状(Star)、丛集状(Cluster)等拓朴。值得注意的是,各节点除了自身所需的信号收发外,也会代为中继传递其它节点的信号,无论是自身需求的收发或转传其它节点的信号,该节点都会脱离休眠状态而进入运行状态,而经常扮演中继工作的节点将比其它节点更为忙碌,功耗也会较多,所以在实际布建时的设计规划上,也会尽量以非使用电池运行的装置来担任忙碌型中继的角色。

至于安全加密方面,ZigBee使用128-bit的AES对称加密,而Z-Wave则是尚未有任何加密的设计,这其实不难想象,在Z-Wave最初只有9.6kbps的传输带宽下,若再进行加密性传输,则实质数据的传递量将会更少,因此不太可能在9.6kbps中再行加密,不过Z-Wave将速率提升至40kbps后,也应该开始考虑提供加密的措施。

二者间在应用领域的差异

平心而论,Z-Wave在订立之初就以家庭自动化应用为目标,而ZigBee则是追求更广泛应用为目标,两者各在最初指导思想就有不同的考虑,自然在规格上也有诸多落差,此实不能单就规格数据表现来论断。

特别是Z-Wave获得Cisco、Intel、Microsoft等资通讯大厂的支持后,Z-Wave已从单纯的家庭自动化应用,开始扩展延伸到数字家庭领域,甚至是家庭自动化与数字家庭的接轨整合等,加上Z-Wave的各项技术仍在持续提升,从9.6kbps增进到40kbps可说是该阵营的一大鼓舞,同时也是给ZigBee更大的竞争

此外,ZigBee原先期望也用于PC外围或消费性电子的游戏玩具中,但就目前来看,无论是PC所用的无线鼠标、无线键盘,还是Nintendo Wii的无线游戏控制器、Sony PlayStation 3的无线游戏控制器,都是使用蓝牙而非ZigBee,加上蓝牙芯片已多年大量量产,组件的量价均摊已达高度成熟,ZigBee当初设定以更低价格取代蓝牙在控制领域应用,此一构想的实现难度也日益增高。

由此来看,现在最需要担心的反而不是规格表现偏弱的Z-Wave,反而是追求应用领域最大化的ZigBee,很有可能落入“样样通、样样松”的结果。 Z-Wave占据家庭(家庭自动化、数字家庭;Bluetooth拥有信息(无线键盘/鼠标)、通讯(无线耳机/话筒)、消费性电子(电玩控制器),或许最后最适合ZigBee的将会落在工控、医疗等领域。

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无线传感器网络实用教程目录

《无线传感器网络实用教程》

第1篇 无线传感器网络概述

第1章 无线传感器网络简介

1.1 短距离无线网络概述

1.2 无线传感器网络发展历程

1.3 无线传感器网络的特征

1.4 传感器网络的关键技术

1.5 无线传感器网络的应用

1.6 无线传感器网络仿真平台

1.7 无线传感器网络开发平台

1.8 小结

参考文献

第2篇 无线传感器网络原理

第2章 无线传感器网络体系结构

2.1 体系结构概述

2.2 无线传感器网络体系结构

2.3 小结

参考文献

第3章 路由协议

3.1 概述

.3.2 路由协议分类

3.3 典型路由协议分析

3.4 小结

参考文献

第4章 mac协议

4.1 概述

4.2 wsn的mac协议分类

4.3 mac协议分析比较

4.4 小结

参考文献

第5章 拓扑控制

5.1 概述

5.2 拓扑控制设计目标与研究现状

5.3 拓扑模型与拓扑控制算法

5。4 小结

参考文献

第6章 wsn定位技术

6.1 定位技术简介

6.2 测距方法

6.3 常用的定位计算方法

6.4 典型wsn定位系统和算法

6.5 定位算法设计的注意问题

6.6 小结

参考文献

第7章 时间同步

7.1 时间同步概述

7.2 时间同步算法

7.3 算法比较分析

7.4 小结

参考文献

第8章 安全技术

8.1 无线传感器网络安全基本理论

8.2 无线传感器网络的安全技术研究

8.3 无线传感器网络安全协议

8.4 操作系统安全技术

8.5 无线传感器网络安全的研究进展

8.6 小结

参考文献

第9章 协议标准

9.1 标准概述与网络简介

9.2 1eee 802.15.4协议

9.3 zigbee协议标准

9.4 小结

参考文献

第3篇 zigbee实践开发技术--cc2430

第10章 zigbee硬件平台

10.1 zigbee无线soc片上系统cc2430/cc2431概述

10.2 cc2430/cc2431芯片主要特点

10.3 cc2430/cc2431芯片功能结构

10.4 soc无线cc2430之8051的cpu介绍

10.5 cc2410/cc2431主要外部设备

10.6 无线模块

10.7 cc2430/cc2431所涉及的无线通信技术

10.8 cc2431无线定位引擎介绍

10.9 基于cc2430/cc2431的zigbee硬件平台

第11章 cc2430开发环境iar

11.1 软件安装

11.2 zigbee精简协议

11.3 软件设置及程序下载

11.4 软件使用实例

11.5 取片内温度实例

第12章 开发实践--环境监测

12.1 系统总体方案

12.2 zigbee芯片选择

12.3 系统硬件研制

12.4 系统试验平台搭建

12.5 小结

参考文献

第4篇 zisbee实践开发技术--jennic

第13章 硬件平台

13.1 概述

13.2 硬件平台介绍

第14章 软件平台

14.1 软件介绍

14.2 软件安装

14.3 软件使用说明

14.4 实验平台功能演示

14.5 可视化工具软件isnamp-j

第15章 开发实践--基于zigbee协议栈进行开发

15.1 协议栈架构简介

15.2 zigbee协议栈的开发接el apl

15.3 应用框架接口函数

15.4 zigbee device profile apl

15.5 外围部件的操作

参考文献

第5篇 tinyos实践开发技术

第16章 nesc语言

16.1 nesc语言简介

16.2 语法与术语

16.3 接口

16.4 组件

16.5 模块

16.6 结构

16.7 nesc协作

16.8 应用程序

16.9 多样性

参考文献

第17章 tinyos操作系统

17.1 tinyos简介

17.2 tinyos框架结构与特点

17.3 tinyos组件

17.4 tinyos的系统模型

17.5 tinyos通信模型

17.6 tinyos事件驱动机制、调度策略

17.7 tinyos任务调度机制

17.8 tinyos硬软件实现

17.9 tinyos协议栈

17.10 tinyos应用示例

17.11 tinyos的安装

第18章 tinyos示例

18.1 tinyos示例--用事件驱动方式从传感器读取数据

18.2 crossbow-oem设计套件与网络操作

18.2 传感器节点配置

18.4 moteview操作示例

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