无线龙物联网STM32+ZigBee实验箱智能家居多种传感器开发平台
无线龙物联网STM32+ZigBee实验箱智能家居多种传感器开发平台
无线龙STM32-ZigBee实验箱是专门为高校市场打造的一款新型的教学科研平台，用到的STM32嵌入式开发板取代了CC2530的8051低速率的内核，可以实现满足教学要求的开发内容，并且让学生老师更容易上手，来达到教学要求，并且能独自开发项目。既可以学习目前主流的嵌入式STM32的内容，又可以学习ZigBee应用层的部分，不需要更改庞大复杂的zigbee低层协议栈，通过最简单的方式来为以后的工作打下基础。本套教学科研平台可以让学生学习多种传感器的开发，比如温度，湿度，光照，火焰，烟雾，二氧化碳，震动，人体红外，红外对射，门磁等等，并且锻炼学生的动手能力，用继电器来接入一些常用的家用电器，实现家居的智能化改造。[购买链接：无线龙STM32+ZigBee实验箱](https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z38n.10677092.0.0.a5f11deb4GEmr0&id=576920732338)
一、 硬件介绍
本实验箱内包含两种带有ZigBee通信模块的硬件，一个是“ZigBee节点底板模块”，一个是“智能综合网关底板”。如图所示：
ZigBee节点底板模块：
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ZigBee模块：主要用于实现ZigBee数据传输的，可以利用STM32高级ARM处理器进行控制。下面有个LED灯，当节点加入到网络后，该灯熄灭。
仿真器接口：主要用于下载程序用，配套的ST-LINK就是插在此处，注意，下载程序前需要对代码进行下载器设置（默认的demo程序已经设置完），详细内容可以参看“STLINK调试补充教程.pdf”文件、
STM32处理器，此处理器主要用于数据采集和处理用。
三个按键：S1、S2、REST（复位）。
两个指示灯：D1、D2
电源指示灯：灯亮证明系统供电正常。
总开关：该开关向下按为USB或者DC圆口电源供电的“导通”方向。向上为底部电池的“导通”方向，所以，用电池的时候，需要注意下。
迷你USB接口：主要用于硬件与PC端的串口通讯，以及低电流供电。（建议能用DC圆口供电，就尽量不用迷你USB接口供电）
5V电源接口：该接口为5V直流供电口，实验箱标配8个供电线转USB口，以及1个HUB集中供电设备（八爪鱼），尽量连接1A以上的USB供电口。普通的USB2.0电流比较低，有时候会导致底板无法正常工作，请注意。
跳线区：在8组跳线插针下面有4个标识，工作、配置、UART4、UART1，其中需要接2个跳线帽才可以正常工作。如：
跳线帽接在“工作”端，电路连接为ZigBee的串口端与STM32的串口4（UART4）进行直连，此时STM32的数据可以通过ZigBee节点进行向外发送或接受数据。
跳线帽接在“配置”端，电路连接为ZigBee的串口端与迷你USB串口端进行直连，此时STM32与ZigBee是断开的，并且ZigBee模块可以与电脑进行通信，通过打开“ZigBee配置软件.exe”软件，可以对ZigBee参数进行设置，实现不同的ZigBee网络传输。
跳线帽接在“UART4”端，电路连接为STM32芯片的串口4（UART4）端与迷你USB串口端进行直连，可以通过此接口对数据进行查看和测试。
跳线帽接在“UART1”端，电路连接为STM32芯片的串口1（UART1）端与迷你USB串口端进行直连，可以通过此接口对数据进行查看和测试。
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- 双排传感器插针：主要用于传感器设备的连接和拓展，采用防插反式结构，可以更安全的保证实验的短路情况。增加产品的使用寿命，双排插针的引脚原理图，如图所示：
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智能综合网关底板：
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1.ZigBee模块：主要用于实现ZigBee数据传输的，可以利用STM32高级ARM处理器进行控制。下面有个LED灯，当网关布置好无线网络后，该灯熄灭。
2.仿真器接口：主要用于下载程序用，配套的ST-LINK就是插在此处，注意，下载程序前需要对代码进行下载器设置（默认的demo程序已经设置完），详细内容可以参看“STLINK调试补充教程.pdf”文件。
3.STM32处理器，此处理器主要用于数据采集和处理用。
4.三个按键：S1、S2、REST（复位）。
5.两个指示灯：D51、D41为WiFi模块指示灯，D51灭的时候证明没有加入任何网络，当D51点亮后，证明加入到WiFi网络中。D41为工作指示灯，如果该灯灭，证明工作不正常，请检查是否电源电流足够使用，建议1A的电源供电。
6.电源指示灯：灯亮证明系统供电正常。
7.总开关：该开关向下按为USB或者DC圆口电源供电的“导通”方向。向上为底部电池的“导通”方向，所以，用电池的时候，需要注意下。
8.迷你USB接口：主要用于硬件与PC端的串口通讯，以及低电流供电。（建议能用DC圆口供电，就尽量不用迷你USB接口供电）
9.5V电源接口：该接口为5V直流供电口，实验箱标配8个供电线转USB口，以及1个HUB集中供电设备（八爪鱼），尽量连接1A以上的USB供电口。普通的USB2.0电流比较低，有时候会导致底板无法正常工作，请注意。
10.跳线区：在10组跳线插针右面有5个标识，工作、配置、USB、WIFI、OUT，其中需要接2个跳线帽才可以正常工作。如：
跳线帽接在“工作”端，电路连接为ZigBee的串口端与STM32的串口4（UART4）进行直连，此时STM32的数据可以通过ZigBee节点进行向外发送或接受数据。
跳线帽接在“配置”端，电路连接为ZigBee的串口端与迷你USB串口端进行直连，此时STM32与ZigBee是断开的，并且ZigBee模块可以与电脑进行通信，通过打开“ZigBee配置软件.exe”软件，可以对ZigBee参数进行设置，实现不同的ZigBee网络传输。（注意，进行网关节点设置的时候，其他8组跳线帽全部取下）
跳线帽接在“USB”端，电路连接为STM32芯片的串口1（UART1）端与迷你USB串口端进行直连，可以通过此接口对数据进行查看和测试。
跳线帽接在“WiFi”端，电路连接为STM32芯片的串口1（UART1）端与WiFi模块的串口端进行直连，可以通过WiFi网络对ZigBee数据进行获取和通信。
跳线帽接在“OUT”端，电路连接为STM32芯片的串口1（UART1）端与OUT端连接，OUT端在这里其实就是UART1的RXD和TXD端。
输出端：即“OUT”端，主要用于接Linux主板或者摄像头主板，作为集成网关使用。
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- WiFi模块：WIFI模块主要用于ZigBee数据转WIFI网络使用，可以实现网络传输ZigBee数据，通过跳线方式切换。其中我们用到的主要是引脚是TXD-WIFI和RXD-WIFI。
D51、D41为WiFi模块指示灯，D51灭的时候证明没有加入任何网络，当D51点亮后，证明加入到WiFi网络中。D41为工作指示灯，如果该灯灭，证明工作不正常，请检查是否电源电流足够使用，建议1A的电源供电。
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传感器节点底板：
1. 温湿度节点：该节点位于传感器底板的右上角，传感器底底板上有LED灯，如果工作正常，灯是常亮的。可以检测室内的温湿度信息。通过ZigBee上传到网络上。
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- 继电器控制器：ZigBee底板的右上角为双路继电器设备，该设备支持ZigBee实现双路继电器的分别控制，继电器连接的引脚为PA8和PD2，与底板上的LED灯相同，即LED灯亮，继电器就应该有有现象。
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继电器背面有名称和建议开关电路图，一共有三个引脚，正视继电器，从左到右为NO、COM、NC，其中我们大多数要接的是NO和COM端，该端是常开端，即有信号就闭合、导通。
- 拓展版：主要用于二次开发使用，引出常用的引脚P2的引脚为ZigBee模块的IO口，而P3的引脚为STM32处理器的部分IO口。
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- 红外对射传感器：模拟红外栅栏，当有东西遮挡红外对射光束，传感器就会被触发，触发后会有信号传输到STM32单片机上，同事传感的板子上的LED灯会亮起。
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- 5.门磁传感器：模拟门磁、窗磁检测，当门被打开，门磁传感器被触发，触发后会有信号传输到STM32单片机上，同事传感的板子上的LED灯会亮起。
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烟雾传感器：烟雾传感器对可燃气人和烟雾都可以检测，当传感器检测到有异常的时候，并且浓度超过一定值，就会触发，触发后会有信号传输到STM32单片机上，同事传感的板子上的LED灯会亮起。可以通过调节可调电阻PR1来实现浓度的检测阈值。
远程控制输入传感器：该模块可以连接诸如指纹开锁、遥控开锁、检测触发等设备，可以通过短接输入输出接口，实现触发。触发后会有信号传输到STM32单片机上，同事传感的板子上的LED灯会亮起。
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光照传感器：该传感器可以检测室内的可见光数值。
集中供电HUB：一头为总供电，需要用配套的D口USB线插上，然后另外一端接大电流供电设备，如USB3.0或者手机充电器等设备。其他8个口可以为节点提供5V的供电电源。
二、 ZigBee参数配置
1. 我们可以通过打开“物联网相关资料\ZigBee组网实验\ZigBee无线通讯模块其他资料\通信协议说明书.pdf”文件来了解ZigBee的一些通信协议，该方法常常用于开发人员快速了解如何使用该模块的文档，后面我们学生学会以后可以快速上手一些无线通信技术，如NB-IOT、LoRa、SigFox、蓝牙5.0、WiFi、4G、3G、GSM等无线通信技术。如下面截图
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以上命令是通过串口方式，以16进制的形式进行传输。
- 我们也可以通过配套软件:“ZigBee配置软件.exe”对ZigBee模块进行设置。
实验要求：
通过对ZigBee模块的参数读取，了解ZigBee基本的一些参数用途。
硬件资源：
1.ZigBee节点底板*1块
2.USB屏蔽线*1根
3.黑色跳线帽*2个
4.ZigBee配置软件.exe软件一个
5.USB转串口驱动（已安装的请忽略）
原理图：
主要引脚：P1_5(TX)、P1_4(RX)、P1_2（组网信号灯）
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实验现象：通过对ZigBee节点类型、PAN ID、波特率、发射信道、发射功率、网络组号、休眠时间、网络密钥、本地短地址（组网后才有，并且网关固定是FF FF）、模块MAC地址的学习和了解，知道具体都是做什么用的参数。
实验步骤：
- 用USB迷你线把ZigBee节点和电脑端连接起来，并且用双路跳线帽插在“配置”一侧。
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USB、跳线帽如图所示（传感器无所谓）
- 安装驱动（正常识别请忽略）
打开文件“物联网相关资料\配套软件\CH340驱动（ZIGBEE驱动）.EXE”
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（如果该驱动无法使用，请连接网络下载任意一个驱动精灵软件也可以安装）
打开节点电源，位于开发板的右下方。打开以后可以在电脑端查看虚拟串口是否识别。
（win7方法为：右键计算机——管理——设备管理器——端口）
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- 打开“ZigBee配置软件.exe”
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识别正确串口号，这里是COM5与设备管理内的一致。
波特率，这里要着重的注意下，我们长用到的是115200、38400、9600，由于我们是给学生做实验，并且实验内容会经常发生改变，所以有可能波特率选择不正确会导致“模块读取参数失败”，出厂时候我们的模块默认是115200，在第一次使用的时候，可以选择115200后“打开串口”，在“读取参数”。如果尝试几次还是读取失败，可能该模块被改掉了，可以试试38400和9600两个波特率。如果都不可以，请回复出厂设置，方法请见模块说明书。
- 软件参数读取：
选择波特率和串口以后，在左侧灰色区域变成可以修改区域。如下图所示：
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节点类型：协调器、路由器、终端可选。
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协调器：我们俗称“网关”，该选项，选完以后，点“写入参数”，可以把设备的类型改成协调器设备。该设备的网络地址是固定的都是FF FF。如果PANID是随机模式（FF FF），自动会生成互不干扰的ID号，方便路由节点和终端节点的加入网络。
路由器：在我们实验箱内主要是不带电池仓的硬件，因为路由器功能它存在转发和路由功能，所以要求必须是持续供电，保证设备的稳定工作，所以最好不要用电池供电，耗电比较快。路由器节点不具有休眠模式。具有获取数据功能和路由功能。该设备只要启动后，网络密钥与网关的相同，PANID随机模式即可自动加入到协调器中（第二节会讲到）。
终端：该设备与路由器的设备基本功能一样，都是具有设备采集和无线通信功能。不同的是，终端节点不具有路由功能。由于终端节点设计为低功耗形式，所以终端节点是具有休眠功能的。该设备只要启动后，网络密钥与网关的相同，PANID随机模式即可自动加入到协调器中（第二节会讲到）。
PAN ID：改属性是用于区分网络用的，就比如说，房间号，只有都在一个房间内才能正常通信。数值可以从0000-FFFF共计65535个，即可以在一个区域内不重复的实现65535个独立的网络。此参数可以自己修改，也可以让协调器模块自动生成。做实验为了区分，最好是手动修改全班唯一。
波特率：根据硬件和软件的不同要求，修改匹配的波特率，一般是9600、38400、115200。
发射信道：这里跟PAN ID类似，是用来区分工作频段的，必须在一个频段才可以通信，否则无法通信。
发射功率：根据实际要求增大和减小无线发射功率，因而减小工作范围，减少无线污染。
网络组号：可以自行更改，在只有1个网关的情况下，100个节点，我们可以把100个节点分成不同的组，在控制和传输的时候，就可以相互不干扰了。
休眠时间：该参数只适用于节点类型为“终端”功能的，用来实现休眠时间。
网络密钥：可以理解为手机的WIFI密码，如果没有修改密码，所有节点都会相互混乱。建议，每个实训台为一组，把密码修改成不同的，就可以实现相互不干扰了。
本地短地址：协调器的地址为FF FF，路由和终端加入网络后是随机分配，未加入网络，是FF FF。
模块mac地址：该地址是硬件的身份证，是唯一的。
我们可以试着自己去修改上面的属性，在进行读取，看看是否修改成功。
修改完事下课前，请把模块点击“恢复出厂”设置，方便后面的学生进行实验。