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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/CA 60

4.3.2 DSSS 61

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