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一、产品简介

1.1 产品设计背景

    随着物联网产业的发展和普及,急需大量的相关研究和技术人才,具备物联网系统设计,系统及设备的硬件设计制造及软件代码编写等方面的物联网的开发能力,在实际应用方面,也需要工程系统集成,项目实施,安装调试,管理和维护,物联网应用系统开发等多种物联网技术人员和管理人员。我国因此制订了物联网专业高素质创新型人才的培养计划,物联网专业在高等学校和职业院校也越来越多的开设,培养物联网系统设计,系统及设备的硬件设计制造及软件代码编写等方面的物联网的技术人才,尤其是掌握RFID技术的人才。在上世纪九十年代,最初提到物联网这个概念的时候,它特指的就是RFID技术的发展和应用。现在物联网概念中所包含的内容越来越多,所涉及的技术也越来越丰富,但是RFID依然在其中占有极为重要的一席,对于RFID技术的学习、理解和应用是物联网专业学生不可或缺的一项重要技能。

1.2 产品设计目标

    广州飞瑞敖电子科技股份有限公司的IOT-L02-03型RFID实验箱囊括了业界普遍使用的四款RFID模块既低频(LF)RFID模块,高频(HF)RFID模块,特高频(UHF)RFID模块以及2.4G微波模块,实验课程重点放在对于各频段RFID模块的管理、控制以及上位机程序的应用开发上,学生们可以利用开放的通讯协议,使用多种编程语言(C/C++, JAVA等)编写上位机应用程序与RFID模块进行数据的采集交互,于此同时结合飞瑞敖电子科技股份有限公司物联网信息平台提供的网络平台,可以实现多个实验箱之间的互联互通,从而模拟出诸如仓储物流,食品溯源等RFID广泛覆盖的行业应用场景。
   IOT-L02-03型RFID实验箱紧密围绕教育部物联网工程专业人才培养计划和教学大纲展开软硬件和配套实验的设计,可以满足物联网工程专业中<嵌入式系统-UC/OSII>以及两门专业课程的实验开设。

1.3 产品创新点

● 实验箱集成了RFID技术所涉及低频、高频、特高频以及2.4G微波四种RFID模块,无需额外采购其它模块。
● 提供各个模块的完整的通信协议,学生可以直接通过协议接口利用多种编程语言与模块进行数据交换。
● 配套提供的应用程序可以直观的学习到不同RFID模块的特点和主要应用场景。
● 实验箱搭配WiFi模块可以直接接入飞瑞敖物联网信息平台,真正实现实验箱与实验箱之间的互联互通。
● 实验箱配套有丰富的外围设备(蜂鸣器、数码管、矩阵键盘、LED灯),在提供指导书教导学生如何控制这些外围设备的同时,大大增加了二次开发时实验内容的丰富程度。
● 实验箱紧密围绕教育部物联网工程专业人才培养计划和教学大纲展开软硬件和配套实验的设计,可以满足物联网工程专业中<嵌入式系统-UC/OSII>以及两门专业课程的实验开设。

二、产品介绍

2.1 产品概述

    如下图2.2所示,RFID实验箱可分为上下两半部分,下半部分是以一枚STM32F103VET6主控MCU为核心的搭载UC/OSII操作系统的嵌入式开发平台,配合4.3寸液晶显示屏、数码管、蜂鸣器、矩阵键盘等丰富的外围设备。上半部分则配置有业界主流的低频RFID、高频RFID、特高频RFID以及2.4GHz微波RFID模块,与此同时搭配有WiFi模块,以便整个系统与外界的无线通信,达到物物相连的效果。教师教学时,首先可以将上下两半部分彼此隔离开,分别进行<嵌入式系统-UC/OSII>以及两门专业课程的实验开设,在学生对系统有了整体认识和基础后,可以两部分内容相结合,完成诸如人员管理,公交车刷卡等RFID实际应用项目的模拟实训,达到真正的学以致用的效果。

2.2 产品示意图

图2.1 IOT-L02-03型RFID实验箱实物图
图2.2 IOT-L02-03型RFID实验箱标示图

2.3 产品功能详解

    IOT-L02-03型RFID实验箱紧密围绕教育部物联网工程专业人才培养计划和教学大纲展开软硬件和配套实验的设计,可以满足物联网工程专业中<嵌入式系统-UC/OSII>以及两门专业课程的实验设置。

2.3.1 满足<嵌入式系统-UC/OSII>课程实验开设

    本质上讲,物联网技术是一个多学科多技术的融合体,而嵌入式系统则是这个融合体的基石。不同学校的物联网工程专业的课程设计根据本校的特点多少会有些不同,但是<嵌入式系统>这么课程是所有学校物联网工程专业的必备基础课程。理解和学好嵌入式系统对于之后的专业知识的学习是必不可少的一个环节。现在业界,可供学生开源深入学习的嵌入式系统有两大主流-Linux以及UC/OS II。虽然嵌入式Linux的应用更为广泛,但是由于学习嵌入式Linux系统需要老师和学生具备较高的Linux操作水平,门槛较高,所以在此情况下,开设基于Windows开发平台的UC/OS II嵌入式系统对于老师和学生来说也是一个很好的选择。IOT-L02-03型RFID实验箱装备有STM32F103VET6主控MCU搭载运行UC/OS II嵌入式操作系统搭配丰富的外围设备(显示屏,数码管,蜂鸣器,矩阵键盘),配合配套实验指导书的学习,完全可以满足<嵌入式系统-UC/OSII>这么实验课程的开设。

2.3.2 满足课程实验开设

    IOT-L02-03型RFID实验箱配备有市面上所有的四种类型的RFID模块-低频RFID模块、高频RFID模块、特高频RFID模块以及2.4GHz微波RFID模块,学生在配套实验指导书指导下,首先学习各种模块对相对应模块标签的读写、修改等操作,在了解和理解了RFID技术的基本原理和功能后,进行综合程序设计,模拟RFID技术在人员管理、仓储物流、公交车收费、人员定位等多个领域的应用,达到真正的学以致用的效果。与此同时,IOT-L02-03型RFID实验箱还独具一格的配置有可供无线通信的WiFi模块,学生可以进行程序设计将RFID模块采集的数据,通过WiFi上传至手机或者电脑,大大扩展了实验箱的实用性。

三、支撑课程及实验清单

3.1支撑课程及实验清单

    IOT-L02-03型RFID实验箱紧密围绕教育部物联网工程专业人才培养计划和教学大纲展开软硬件和配套实验的设计,可以满足物联网工程专业中<嵌入式系统-UC/OSII>以及两门专业课程的实验设置。

3.1.1 <嵌入式系统-UC/OSII>课程实验

STM32基础实验

实验1 熟悉Keil开发环境以及LED流水灯实验
实验2 数码管实验
实验3 串口通讯实验
实验4 时钟中断实验
实验5 外部中断实验
实验6 LCD显示实验
实验7 触摸屏

基于UC/OSII的提高实验

实验8 UC/OSII LED 闪烁
实验9 UC/OSII任务挂起、恢复、删除
实验10 UCGUI 演示
实验11 基于UCGUI的LED闪烁

3.1.2 课程实验

RFID基础实验

实验1 LF低频RFID实验
实验2 HF高频RFID通信协议
实验3 UHF特高频RFID通信协议
实验4 2.4G有源RFID数据读取实验
实验5 Wi-Fi模块的使用实验

RFID综合应用实验

实验6 HF高频RFID应用实验
实验7 2.4G RFID应用实验

3.2典型实验案例

HF高频RFID应用实验
实验目的

A.了解HF高频RFID的应用领域
B.熟悉UC/OSII下UC/GUI的开发
C.熟悉HF高频RFID的应用开发

实验步骤

Step 1、打开Keil开发环境,打开光盘源代码高频HF高频RFID应用APP 目录下的实验工程文件,编译并件烧写至RFID实验箱的主STC cpu上。液晶屏进入如下图所示界面。

一、硬件资源

1、实验箱底板
2、低频模块
3、高频模块
4、特高频模块
5、微波模块
6、WiFi模块

二、软件资源

RFID教学实验平台 直观的感受RFID的应用,包括低频,高频,特高频,微波段RFID的读卡操作,高频RFID的写操作,修改密码等操作。
完整的模块API接口,支持应用层的二次开发。

三、实验内容

<嵌入式系统-UC/OSII>课程实验
STM32基础实验

实验1 熟悉Keil开发环境以及LED流水灯实验
实验2 数码管实验
实验3 串口通讯实验
实验4 时钟中断实验
实验5 外部中断实验
实验6 LCD显示实验
实验7 触摸屏

基于UC/OSII的提高实验

实验8 UC/OSII LED 闪烁
实验9 UC/OSII任务挂起、恢复、删除
实验10 UCGUI 演示
实验11 基于UCGUI的LED闪烁

课程实验
RFID基础实验

实验1 LF低频RFID实验
实验2 HF高频RFID通信协议
实验3 UHF特高频RFID通信协议
实验4 2.4G有源RFID数据读取实验
实验5 Wi-Fi模块的使用实验

RFID综合应用实验

实验6 HF高频RFID应用实验
实验7 2.4G RFID应用实验