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RFID物聯(lián)網(wǎng)技術實驗平臺

一、產(chǎn)品簡介
LGWL-RFID03型 識別技術教學實驗箱用于輔助RFID識別技術、生物識別等理論課程，使學生了解和掌握以RFID為主的多種識別技術的硬件、原理及用途。
LGWL-RFID03型 RFID物聯(lián)網(wǎng)技術實驗平臺包含125KHz低頻模塊、13.56MHz高頻模塊、915MHz超高頻模塊、2.4GHz有源讀寫模塊、條碼二維碼指紋識別板、智能控制板、以及嵌入式網(wǎng)關。實驗課程重點放在對各個頻段RFID模塊的管理、控制和上位機程序的應用開發(fā)上，學生可以利用開放的通信協(xié)議，使用多種編程語言（C#、Android等）編寫上位機應用程序與RFID模塊、二維碼指紋識別節(jié)點、智能控制板進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)各種物聯(lián)網(wǎng)應用場景。

二、產(chǎn)品特點
1、緊密圍繞教育部物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)計劃和教學大綱展開軟硬件和配套實驗的設計，可以滿足《RFID原理及應用》專業(yè)課程的實驗開設。
2、實驗箱集成了常用的RFID頻段和ISO協(xié)議：包括125K低頻、13.56MHz高頻、915MHz超高頻、2.4Ghz微波四種RFID頻段，支持ISO-15693、ISO-14443、ISO-18000-6C等各種國際標準協(xié)議。
3、提供了多種其他識別技術：如二維碼/指紋識別、圖像識別。
4、增加了控制設備，可與RFID模塊組建各種聯(lián)動控制場景，增強體驗感。
5、實驗箱集成的嵌入式網(wǎng)關、RFID低頻、高頻、超高頻、2.4G有源、控制板、二維碼識別、指紋識別等節(jié)點均通過插件方式與底板連接，采用供電與固定一體的安裝方式，既可固定在實驗箱上使用，也可單獨取出，作為移動節(jié)點用于實訓項目。
6、每個RFID模塊提供多種訪問方式：可通過RS232接口和上位機軟件單獨應用，也可通過ZigBee無線通信模塊由網(wǎng)關集中管理。
7、采用Cortex-A9智能網(wǎng)關，集中統(tǒng)一管理板載節(jié)點。
8、提供各個RFID頻段適合的實訓案例，拓展視野。
三、產(chǎn)品功能
1、支持低頻讀卡器基礎實驗
2、支持高頻讀卡器基礎實驗
3、支持超高頻讀卡器基礎實驗
4、支持2.4G有源讀卡器基礎實驗
5、提供多種RFID綜合應用實訓
6、身份識別綜合實訓
7、圖書管理綜合實訓
8、ETC模擬收費綜合實訓
9、倉儲出入綜合實訓
10、畜牧養(yǎng)殖實訓
11、圖像處理基礎Android實驗
12、人臉檢測案例Android實驗
四、課程資源
1、課程目標：
了解掌握物聯(lián)網(wǎng)射頻識別、生物識別、及圖像識別技術，例如四頻段識別、條碼識別、二維碼識別、指紋識別、人臉識別、及ID卡識別、IC卡等技術標準與應用。
2、課程簡介
本課程在目前主流的RFID識別的基礎上增加生物識別技術與圖像識別技術。通過原理講解與案例實操使學生能夠更加深入了解物聯(lián)網(wǎng)識別技術的應用場景及相關識別技術特性。
3、課程目錄

序號	實驗類別	實驗目錄
1	低頻125K原理及實驗	EM4100標簽內(nèi)部結(jié)構簡介 T5557標簽內(nèi)部結(jié)構簡介低頻讀卡器與PC的聯(lián)機測試 EM4100卡讀ID號實驗 T5557卡初始化配置 T5557卡快速讀取頁數(shù)據(jù) T5557卡單塊及多塊讀操作 T5557卡單塊及多塊快速寫操作 T5557卡復制ID卡操作
2	高頻13.56M原理及實驗	尋找單張、多張標簽及標簽總量讀寫單個塊操作鎖定標簽塊操作讀寫多個塊數(shù)據(jù) 設置標簽進入靜默狀態(tài) 設置標簽處于被選擇狀態(tài) 復位標簽進入準備狀態(tài) 向標簽寫應用標志位鎖定應用標志位寫數(shù)據(jù)存儲格式標志位鎖定數(shù)據(jù)存儲格式ID標志位獲取標簽信息獲取多個塊安全狀態(tài)
3	超高頻915M原理及實驗	EPC單卡及多卡識別實驗 TID單卡及多卡識別實驗 EPC讀寫操作實驗 GEN2標簽的列舉數(shù)據(jù)和多字節(jié)操作實驗 GEN2標簽的USER數(shù)據(jù)讀寫實驗
4	有源2.4G原理及實驗	2.4G基站讀寫器設置實驗 2.4G標簽設置實驗信道及PID查詢修改實驗 2.4G標簽LED控制實驗 2.4G標簽蜂鳴器控制實驗 2.4G標簽flash8數(shù)據(jù)讀取實驗 2.4G標簽flash5寫操作實驗標簽上報應用實驗
5	其他識別技術	二維碼識別實驗指紋識別實驗 OpenCV圖像識別實驗
6	綜合應用實訓	身份識別綜合實訓圖書管理應用實訓 ETC模擬收費應用實訓倉儲出入庫綜合實訓牲畜養(yǎng)殖耳標應用實訓人臉檢測應用實訓

五、配置清單

序號	名稱	數(shù)量	備注
1	Cortex-A9網(wǎng)關	1
2	ZigBee通訊模塊	1
3	ZigBee協(xié)調(diào)路由器	1
4	125K低頻讀卡節(jié)點	1
5	13.56M高頻讀卡節(jié)點	1
6	915M超高頻讀寫節(jié)點	1
7	2.4G微波讀寫節(jié)點	1
8	二維碼指紋識別節(jié)點	1
9	智能控制節(jié)點	1
10	模擬攝像頭	1
11	低頻電子標簽	5
12	高頻電子標簽	5
13	超高頻電子標簽	5
14	2.4G電子標簽	1
15	ZigBee無線組網(wǎng)傳輸軟件	1
16	低頻上位機應用軟件	1
17	高頻上位機應用軟件	1
18	超高頻上位機應用軟件	1
19	2.4G有源上位機應用軟件	1
20	上位機綜合實訓應用軟件	1套
21	Android網(wǎng)關RFID節(jié)點管理軟件	1
22	DC5V3A開關電源	1
23	DC12V開關電源	1
24	交叉串口線	1
25	交叉網(wǎng)線	1
26	Mini USB數(shù)據(jù)線	1
27	CC2530-Debugger調(diào)試器	1
28	方口USB同步線	1
29	JLink仿真器	1
30	程序下載調(diào)試板V1.0	1
31	USB轉(zhuǎn)串口線	1
32	視頻線纜	1
33	TF卡讀寫器	1
34	8G TF card	1
35	光盤資料：含實驗手冊	1

六、技術參數(shù)

序號	名稱	技術參數(shù)
1	概述	1.含有低頻125K、高頻13.56Mhz、超高頻915MHz、2.4Ghz有源四種頻段的RFID模塊，二維碼指紋識別節(jié)點，智能控制節(jié)點以及一個模擬攝像頭； 2.四種頻段讀卡器可以切換至串口模式，直接與PC機上位機應用程序交互；也可切換至ZigBee模式，通過ZigBee組網(wǎng)，將RFID讀卡數(shù)據(jù)無線傳輸至網(wǎng)關應用軟件； 3.使用低頻讀卡器實現(xiàn)基本工作原理及實驗教學，也提供基于低頻的牲畜養(yǎng)殖畜牧耳標實訓案例； 4.使用高頻讀卡器實現(xiàn)高頻工作原理及實驗教學，也提供基于高頻的圖書館管理實訓案例； 5.使用超高頻讀卡器實現(xiàn)基本工作原理及實驗教學；也提供基于超高頻的倉儲出入庫實訓案例； 6.使用2.4G讀卡器與標簽實現(xiàn)工作原理及實驗教學，也提供基于有源讀卡器等設備實現(xiàn)ETC模擬收費管理實訓系統(tǒng)； 7.使用指紋識別與控制節(jié)點實現(xiàn)門禁管理系統(tǒng)； 8.使用攝像頭實現(xiàn)圖像處理、人臉檢測門禁管理系統(tǒng)。
2	Cortex-A9網(wǎng)關	1）核心板資源：（1）CPU：Cortex-A9四核心的Samsung s5p4418，主頻1.4GHz；（2）GPU：MAIL-400，3D圖形加速（3）內(nèi)存: 1GB DDR3；（4）EMMC: 8GB；（5）核心板+底板設計：核心板加裝屏蔽罩，郵票孔方式與底板連接，抗干擾能力更強，比插針式更穩(wěn)定可靠。要求引出核心板信號線，不少于188PIN。 2）網(wǎng)關主板資源：（1）LCD接口：7寸IPS電容屏（16:9），分辨率1024×600；（2）USB接口：2路USB_HOST 2.0輸出，1路USB OTG；（3）Ethernet接口：核心板內(nèi)置千兆IP，外加不超過3RMB的PHY芯片即可，支持10/100/1000M，RJ45接口；（4）串口：2路3線RS232，1路TTL接口，1路RS485，1路Bluetooth；（5）CAN總線接口：1路；（6）RS485總線接口：1路；（7）HDMI 接口：HDMI1.4a，大支持19201080高清數(shù)字輸出; （8）LVDS液晶屏接口：單通道，大支持19201080；（9）攝像頭接口：1路CMOS并行接口，*大支持800萬像素；（10）AV接口：1路模擬視頻母口輸入；（11）外部存儲擴展接口：SD卡、TF卡接口；（12）音頻接口： 1路MIC輸入，1路1. 8w喇叭；（13）按鍵：1個復位按鍵、1個休眠喚醒按鍵，2個音量鍵；（14）藍牙WiFi：板載藍牙WiFi二合一模塊；（15）Mini PCIe接口：標準可插入4G通信模模塊；（16）24Pins應用擴展接口：用于處理器外設接口擴展功能，包含3路串口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8個GPIO，5V電源。要求板載1個ZigBee協(xié)調(diào)器通信模塊。 ★支持Android和Linux雙系統(tǒng)，默認上電啟動Android操作系統(tǒng)，支持雙系統(tǒng)一鍵切換，投標現(xiàn)場演示該功能。
3	ZigBee通信模塊	通信模塊：通過單排針與底板連接，默認采用2.4G板載天線通信；預留膠棒天線接口；功能：傳感器采集、執(zhí)行器控制，以及ZigBee網(wǎng)絡自組網(wǎng)。射頻芯片：CC2530； Flash容量：≧128KB； RAM容量：8K的RAM；數(shù)據(jù)通訊接口：RS232或TTL UART接口；天線接口：2.4G板載天線；協(xié)議標準：IEEE802.15.4；協(xié)議棧：默認采用ZigBee 2007；傳輸速率：無線數(shù)據(jù)傳輸速率約為20~250kbps；工作電壓：供電電壓典型值默認DC 3.3V。
4	125KHZ 低頻讀卡節(jié)點	采用STC11F04E主控，與125K射頻卡基站模塊進行數(shù)據(jù)交互，支持射頻信息通過串口、zigbee無線兩種模式與上位機或android網(wǎng)關進行通信。板載RS232串行接口、ZigBee通信模塊，可通過雙位撥碼開關切換。支持標準：125K ID；讀卡距離：0-10cm；讀卡時間：1-2ms；工作頻率：125KHz；支持卡片類型：TEMIC 5557、EM4305可讀寫系列通訊方式：RS232和Zigbee 供電電源：DC5V；
5	13.56M高頻讀卡器節(jié)點	采用MSP430單片機主控，與TRF7970高頻基站電路進行數(shù)據(jù)交互，支持射頻信息通過RS232串口、Zigbee無線兩種方式與上位機或android網(wǎng)關進行通信。板載RS232串行接口、ZigBee通信模塊，可通過雙位撥碼開關切換。控制芯片：MSP430F2370；支持標準：ISO15693；讀卡距離：0-10cm；讀卡時間：1-2ms；工作頻率：13.56MHz；通訊方式：RS232和Zigbee 供電電源：DC5V.
6	915MHZ超高頻讀寫器節(jié)點	采用RLM100超高頻讀寫器核心部件，里面集成了PLL、發(fā)射、接受、耦合器以及MCU等外設，通過API函數(shù)庫控制模塊，支持射頻信息通過RS232串口、Zigbee無線兩種方式與上位機或網(wǎng)關進行通信。天線：陶瓷天線支持標準：ISO18000-6C、EPC GEN 2標準；讀卡距離：讀卡大于50cm，寫卡距離為讀卡的70%；讀卡時間：讀每8字節(jié)小于5ms，寫每4字節(jié)小于25ms；工作頻率：902~928MHz； *大RF輸出功率：20dBm；特點：輸出功率可以調(diào)整；通訊方式：RS232和Zigbee 供電電源：DC5V。
7	2.4G微波讀寫節(jié)點	采用nRF24LE1主控，內(nèi)部集成2.4Ghz無線傳輸模塊和增強型C8051 Flash高速單片機，實現(xiàn)與2.4G讀卡器的功能，可與2.4G標簽進行無線通信。支持射頻信息通過RS232串口、Zigbee無線兩種方式與上位機或網(wǎng)關進行通信。工作主頻；2.4 GHz ～ 2.483 GHz 讀卡距離：*大80米衰減距離：1-80米可調(diào)節(jié)（距離誤差±15%）識別角度：全向極化方式：垂直極化或雙極化通信機制：基于 HDLC 時分多址和同步通信機制抗干擾性：頻道隔離技術，多個設備互不干擾安全性：加密計算與安全認證，防止鏈路偵測通訊接口：RS232/USB、ZigBee 工作溫度: -40℃～+85℃(工業(yè)級）工作濕度: 10%～90%RH 電壓：+5VDC（5VDC）電流：≤100mA
8	二維碼指紋識別節(jié)點	采用高性能Cortex-M3 32位微處理器STM32F103，主頻72MHz；內(nèi)存：8KB SRAM，F(xiàn)lash存儲：128KB；通過串口與指紋識別模塊、二維碼掃描模塊、無線通信模塊進行交互，實現(xiàn)識別信息的無線傳輸。具有指紋識別功能，集成指紋算法芯片，具有指紋圖像處理、特征提取、模板生成、模板存儲、指紋比對（1:1）或指紋搜索等功能。圖像像素：160160pixel 圖像分辨率：508dpi 模板文件：512字節(jié) 存儲容量：120枚認假率FAR:<0.0001% 拒真率FRR：<1.0% 搜索時間：<0.3s 具有二維碼掃描功能，內(nèi)嵌二維解碼芯片，圖像采集器與解碼板一體設計，640480 CMOS傳感器，超長識讀距離，遠可達70cm；識別速度：快100ms識別結(jié)果顯示：標配LED彩屏支持zigbee通訊協(xié)議。供電：DC5V
9	智能控制節(jié)點	采用高性能Cortex-M3 32位微處理器STM32F103，主頻72MHz；內(nèi)存：8KB SRAM，F(xiàn)lash存儲：128KB。板載ZigBee通訊模塊，接收無線命令，控制舵機、直流電機動作?？膳c其他RFID節(jié)點、二維碼指紋識別節(jié)點組合，組建各種物聯(lián)網(wǎng)應用場景。
10	高清1200線模擬攝像頭	分辨率：高清1200線；成像組件：索尼高清芯片像素：PAL1020H596V(61萬像素)，NTSC1020H508V（52萬像）焦距：2.8,3.6mm,6mm,8mm,12mm，16mm，可選；制式：PAL制式，信噪比: ≧54dB 紅外距離：0-30m紅外夜視；紅外開關：自動；同步方式：內(nèi)同步； LED燈：36顆紅外夜視燈；輸出：1.0VP-P75Ω（BNC）；工作溫度：-30℃~50℃；工作電源：DC12V2A
11	ZigBee無線組網(wǎng)傳輸軟件	主要實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡的建立、節(jié)點的自動組網(wǎng)、節(jié)點休眠與喚醒、數(shù)據(jù)無線傳輸、傳感器節(jié)點的采樣與傳輸、以及執(zhí)行節(jié)點驅(qū)動設備的功能。符合IEEE802.15.4標準規(guī)范，頻段范圍2.045G~2.484G；支持TI Z-Stack 2007協(xié)議棧；支持多任務處理；支持星形、樹型、網(wǎng)狀三種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構；支持Packet Sniffer抓包分析儀；支持串口調(diào)試上位機軟件Z-Tool；支持IAR for EW8051集成開發(fā)環(huán)境；支持第三方SmartRF Flash燒寫工具；同一個工程編譯ZigBee網(wǎng)絡所有節(jié)點程序，包括協(xié)調(diào)器、路由器和傳感控制終端節(jié)點。開發(fā)環(huán)境：IAR Embedded Workbench V7.60以上燒寫工具：Smart RF Flash Programmer和CC Debugger驅(qū)動
12	低頻上位機應用軟件	運行在windows系統(tǒng)中，通過串口與低頻讀卡模塊通訊。支持EM4100、T5557低頻卡。具有串口屬性配置、低頻卡的多塊快速讀操作、單個塊讀操作、快速寫操作、第0配置值計算、天線值計算、兩種低頻標簽讀取卡號的功能。提供T5557卡配置成ID卡的功能。開發(fā)環(huán)境：Visual Studio2010以上語言：C#
13	高頻上位機應用軟件	運行在windows系統(tǒng)中，通過串口與高頻讀卡模塊通訊。具有串口屬性配置、讀高頻標簽單個塊、多個塊、獲取卡片信息、獲取多個塊安全狀態(tài)、復位到準備狀態(tài)、鎖定標簽卡片塊、寫單個塊、寫多個塊數(shù)據(jù)、設置靜默狀態(tài)、設置被選擇狀態(tài)、寫應用標志位、鎖定應用標志位、寫數(shù)據(jù)存儲格式、鎖定數(shù)據(jù)存儲格式等功能。開發(fā)環(huán)境：Visual Studio2010以上語言：C#
14	超高頻上位機應用軟件	運行在windows系統(tǒng)中，通過串口與超高頻讀卡模塊通訊。具有串口屬性配置、EPC識別（單步、單標簽循環(huán)、防碰撞）、讀取數(shù)據(jù)（不指定UII、指定UII）、寫入數(shù)據(jù)（不指定UII、指定UII、多字節(jié)數(shù)據(jù)寫）、寫EPC操作、安全操作、鎖定操作、查詢固件版本號、產(chǎn)品ID功能。開發(fā)環(huán)境：Visual Studio2010以上語言：C#
15	2.4G有源上位機應用軟件	運行在windows系統(tǒng)中，通過串口與2.4G有源讀卡器通訊。具有串口屬性配置、讀卡器設置（可設置波特率、信道、PID、功率）、標簽設置（標簽號設置、信道、PID）、標簽控制（控制標簽上的LED的開啟或關閉）、2.4G有源標簽讀取、標簽塊區(qū)讀寫等功能。開發(fā)環(huán)境：Visual Studio2010以上語言：C#
16	上位機綜合實訓應用軟件	至少要包含基于低頻的牲畜養(yǎng)殖耳標應用實訓、基于指紋的身份識別應用軟件、基于高頻和二維碼的圖書管理應用軟件、基于2.4G和高頻的ETC模擬收費應用軟件、基于超高頻的倉儲出入庫應用軟件等5個以上。
17	Android網(wǎng)關應用軟件	至少要包括低頻、高頻、超高頻、2.4G有源讀取標簽卡號的應用軟件、數(shù)字圖像處理軟件、人臉檢測應用軟件等3個以上。
18	課程實驗	1、要求提供低頻RFID課程實驗，基礎讀寫卡實驗不少于9個，如EM4100標簽內(nèi)部結(jié)構簡介、T5557標簽內(nèi)部結(jié)構簡介、低頻讀卡器與PC的聯(lián)機測試、EM4100卡讀ID號實驗、T5557卡初始化配置、T5557卡快速讀取頁數(shù)據(jù)、T5557卡單塊及多塊讀操作、T5557卡單塊及多塊快速寫操作、T5557卡復制ID卡操作； 2、要求提供高頻RFID課程實驗，基礎實驗不少于12個，如尋找單張/多張標簽及標簽總量、讀寫單個塊操作、鎖定標簽塊操作、讀寫多個塊數(shù)據(jù)、設置標簽進入靜默狀態(tài)、設置標簽處于被選擇狀態(tài)、復位標簽進入準備狀態(tài)、向標簽寫應用標志位鎖定應用標志位、寫數(shù)據(jù)存儲格式標志位、鎖定數(shù)據(jù)存儲格式ID標志位、獲取標簽信息、獲取多個塊安全狀態(tài)等。 3、要求提供超高頻RFID課程實驗，不少于5個，如EPC單卡及多卡識別實驗、TID單卡及多卡識別實驗、EPC讀寫操作實驗、GEN2標簽的列舉數(shù)據(jù)和多字節(jié)操作實驗、GEN2標簽的USER數(shù)據(jù)讀寫實驗。 4、要求提供2.4G有源課程實驗，不少于8個，如2.4G基站讀寫器設置實驗、2.4G標簽設置實驗、信道及PID修改實驗、2.4G標簽LED控制實驗、2.4G標簽蜂鳴器控制實驗、2.4G標簽flash8數(shù)據(jù)讀取實驗、2.4G標簽flash5寫操作實驗、標簽上報應用實驗。 5、要求提供RFID行業(yè)應用實訓案例不少于5個，如基于指紋識別的身份管理實驗、基于二維碼和高頻的圖書管理系統(tǒng)、基于高頻的2.4GETC模擬收費系統(tǒng)、基于超高頻倉儲出入庫管理系統(tǒng)、基于低頻的牲畜耳標管理系統(tǒng)等。 6、要求提供其他識別技術實驗不少于4個，如指紋識別門禁控制系統(tǒng)、二維碼顯示系統(tǒng)、CMOS攝像頭視頻瀏覽、OpenCV人臉檢測等。 7、要求提供RFID實驗操作視頻不少于5個，如低頻實驗操作視頻、高頻讀寫器實驗操作視頻、超高頻實驗操作視頻、有源2.4G固件燒寫視頻、有源2.4G基礎實驗視頻等。

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