IPv6无线传感器网络开发与实践

本书结合重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室多年来在IPv6无线传感网络方面的研究，以实验室自主研发的基于IPv6的物联网开发平台作为载体，引导读者从硬件到软件，从理论到实践由浅入深地学习IPv6无线传感网络。本书全面系统地介绍了Pv6无线传感器网络的基本概念与核心技术，以实践开发为指引对基于Contiki操作系统的66LoWPAN协议栈自下而上地进行了细致讲解，最后结合具体应用案例分析了IPv6无线传感网络的实际设计与操作，将理论与实际结合。本书穿插了大量的开发实例，总结了高质量的开发代码和优选的开发思维，更有据可依地引导读者学习并掌握66LoWPAN的相关开发方法，可操作性强，可作为物联网工程技术人员的参考书，同时也可作为物联网、自动化等相关专业研究生及本科生的教学用书。

第1章 IPv6无线传感网概述 1
1.1 物联网与无线传感器网络 1
1.2 IPv6技术引入无线传感网 2
1.3 6LoWPAN技术 3
1.4 Contiki操作系统 7
1.5 全书组织结构 8
第2章 研发实验平台介绍 10
2.1 硬件资源特性 10
2.1.1 微控制模块 12
2.1.2 无线射频模块 12
2.2 软件开发工具 12
2.2.1 集成开发环境及仿真器 12
2.2.2 Source Insight软件 21
2.2.3 守护程序 21
2.2.4 GUI人机交互界面 22
2.2.5 Packet Sniffer软件 26
第3章 初识Contiki操作系统 29
3.1 Contiki源码结构 29
3.2 Contiki 3.0的移植 30
3.2.1 系统内核移植 30
3.2.2 移植前准备 30
3.2.3 建立IAR工程 30
3.2.4 正式移植 31
3.3 从“Hello World！”开始 35
3.3.1 实例对比 35
3.3.2 快速简介 37
3.3.3 程序细节 38
3.4 程序结构与运行原理 41
第4章 深入Contiki操作系统 43
4.1 Contiki通用I/O口操作 43
4.1.1 GPIO入门之道 43
4.1.2 代码解析 46
4.1.3 关键程序设计 48
4.1.4 实例操作步骤 50
4.2 Contiki多线程 52
4.2.1 Contiki多线程编程模板 52
4.2.2 库函数源代码及其解析 53
4.2.3 关键程序设计 54
4.2.4 实例操作步骤 56
4.3 Contiki定时器 57
4.3.1 Contiki定时器基本原理及代码解析 57
4.3.2 关键程序设计 62
4.3.3 实例操作步骤 65
4.4 Contiki读取传感器 66
4.4.1 无线传感器网络节点基本原理 66
4.4.2 关键程序设计 68
4.4.3 实例操作步骤 70
4.5 Contiki点对点收发 70
4.5.1 点对点收发原理 70
4.5.2 关键程序设计 78
4.5.3 实例操作步骤 85
4.6 体验传感器驱动实例 86
4.6.1 关键程序设计 86
4.6.2 实例操作步骤 90
第5章 探究6LoWPAN协议栈 92
5.1 物理层之无线误码率测试 93
5.1.1 基本原理 93
5.1.2 关键程序清单 94
5.1.3 实例操作步骤 96
5.2 MAC层之IEEE 802.15.4协议 97
5.2.1 基本原理 97
5.2.2 关键程序清单 102
5.2.3 实例操作步骤 106
5.3 轻量级TCP/IP协议栈之uIP 109
5.3.1 基本原理及协议栈源代码 109
5.3.2 关键程序清单 123
5.3.3 实验操作步骤 127
5.4 低功耗无线通信栈之Rime 128
5.4.1 认识Rime协议栈及其源代码 128
5.4.2 关键程序清单 137
5.4.3 实验操作步骤 139
5.5 6LoWPAN适配层协议 140
5.5.1 基本原理 140
5.5.2 关键程序清单 145
5.5.3 实验操作步骤 156
5.6 网络层之RPL路由协议 158
5.6.1 基本原理 158
5.6.2 关键程序清单 163
5.6.3 实例操作步骤 173
5.7 传输层之UDP通信 175
5.7.1 基本原理 175
5.7.2 关键程序清单 178
5.7.3 实例操作步骤 182
5.8 应用层之CoAP协议 183
5.8.1 基本原理 183
5.8.2 关键程序清单 189
5.8.3 实例操作步骤 193
5.9 数据链路层之SLIP协议 195
5.9.1 基本原理 195
5.9.2 关键程序清单 200
5.9.3 实例操作步骤 202
第6章 综合开发实践 205
6.1 6LoWPAN协议栈开发 206
6.1.1 问道6LoWPAN协议栈 206
6.1.2 关键程序设计 233
6.1.3 实例操作步骤 235
6.2 传感器节点开发 241
6.2.1 传感器节点基本原理 241
6.2.2 关键程序设计 248
6.2.3 实例操作步骤 255
6.3 子网路由开发 259
6.3.1 子网路由协议基本原理 259
6.3.2 关键程序设计 262
6.3.3 实例操作步骤 270
6.4 网关开发 272
6.4.1 网关开发基本原理 272
6.4.2 实例操作步骤 278
第7章 网间通信应用设计 284
7.1 后台守护程序设计 284
7.1.1 设计目标与实验结果 284
7.1.2 设计原理 285
7.1.3 操作步骤 288
7.2 人机交互界面设计 288
7.2.1 设计目标与实验结果 288
7.2.2 设计原理 289
7.2.3 关键程序设计 297
7.2.4 操作步骤 298
7.3 Sniffer分析仪功能设计 301
7.3.1 设计目标和实验结果 301
7.3.2 设计原理 301
7.3.3 操作步骤 302
第8章 应用案例详解 306
8.1 开环控制应用案例 306
8.1.1 案例介绍 306
8.1.2 应用场景描述 307
8.1.3 实施条件 307
8.1.4 案例分析 308
8.2 自动闭环控制应用案例 315
8.2.1 案例介绍 315
8.2.2 应用场景描述 316
8.2.3 实施条件 316
8.2.4 案例分析 317
8.3 智能控制应用案例 326
8.3.1 案例介绍 326
8.3.2 应用场景描述 326
8.3.3 实施条件 326
8.3.4 案例分析 327
8.4 工业现场监控应用案例 332
8.4.1 案例介绍 332
8.4.2 应用场景描述 333
8.4.3 实施条件 333
8.4.4 案例分析 333
附录A GPIO操作 340
一、STM32 GPIO一般操作步骤 340
二、GPIO库函数 341
附录B uIP通信协议 342
一、数据结构 342
二、功能模块 344
三、相关文件 366
四、数据类型 367
五、功能函数 367
六、指针变量 369
附录C Rime路由协议 370
一、功能模块 370
二、相关文件 377
三、功能函数 378
附录D 软件安装步骤 379
一、集成开发环境及仿真器驱动的安装 379
二、Source Insight代码编辑软件的安装 383
三、Packet Sniffer软件的安装 385
附录E 部分英文缩写全称 387