基于ARM的无线数据传输系统设计

论文摘要

本文在分析研究部队执勤信息化建设对无线数据传输技术需求的基础上,以无线数据传输技术和嵌入式系统研究为背景,按照嵌入式系统开发的流程和方法,以设计通用化、模块化软硬件平台为重点,解决无线数据传输系统设计关键技术为核心,设计了由32位嵌入式系统主控模块和射频收发模块组成的无线数据传输系统原型;并通过移植嵌入式实时操作系统——uC/OS-Ⅱ,构造了系统软件开发平台;在此基础上,完成了系统相关驱动程序和通信协议等底层软件设计,为进一步扩展系统功能,实现工程应用打下了基础。首先,论文比较了系统微处理器的选择,无线通信方式的选择,系统接口方式的选择等相关方案,分析了应用32位ARM处理器和嵌入式操作系统构建系统主控模块的优势,提出了系统的软硬件整体结构框架。其次,从构建通用软、硬件平台的角度,重点介绍了LPC2138（ARM）微处理器和nRF401无线射频芯片主要特性及相关外围电路的设计,并对系统的硬件抗干扰措施进行了分析。在完成硬件电路设计的基础上,针对主控模块设计了启动代码,分析了uC/OS-Ⅱ操作系统体系结构,进行了系统移植,形成了完整的软硬件开发平台。最后,在学习研究uC/OS-Ⅱ操作系统程序设计技术的基础上,讨论了系统相关驱动程序和通信协议等底层软件的开发方法,完成了基本的层次化,模块化软件设计,对系统无线传输功能进行了验证,并对系统将来的功能扩展和工程应用提出了构想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 无线数据传输技术
• 1.2.1 无线数据通信的概念
• 1.2.2 几种短距离无线数据通信技术
• 1.2.3 无线数据传输系统的典型应用
• 1.3 嵌入式系统简介
• 1.3.1 嵌入式系统的定义和特点
• 1.3.2 嵌入式系统软硬件体系结构
• 1.3.3 嵌入式系统开发流程
• 1.4 论文主要内容和结构
• 第二章 系统整体方案设计
• 2.1 系统需求
• 2.1.1 系统应用分析
• 2.1.2 系统功能及特点
• 2.2 硬件平台总体设计
• 2.2.1 微处理器的选择
• 2.2.2 无线通信技术的选择
• 2.2.3 系统接口方式选择
• 2.2.4 系统硬件结构框架
• 2.3 软件系统总体设计
• 2.3.1 软件开发及验证环境
• 2.3.2 嵌入式操作系统
• 2.3.3 系统软件结构框架
• 2.4 本章小结
• 第三章 无线数据传输系统硬件设计
• 3.1 系统主控模块设计
• 3.1.1 ARM处理器
• 3.1.2 外围系统设计
• 3.1.3 主控模块实物
• 3.2 射频模块设计
• 3.2.1 射频芯片选择
• 3.2.2 nRF401射频电路设计
• 3.2.3 射频电路传输距离设计
• 3.2.4 射频模块实物
• 3.3 硬件电路抗干扰措施
• 3.3.1 电路设计中的抗干扰措施
• 3.3.2 PCB设计中的抗干扰措施
• 3.4 本章小结
• 第四章 启动代码设计及操作系统移植
• 4.1 主控模块启动代码设计
• 4.2 uC/OS-II操作系统简述
• 4.2.1 uC/OS-II操作系统结构
• 4.2.2 uC/OS-II系统调用（API）
• 4.3 uC/OS-II在LPC2138上的移植
• 4.3.1 uC/OS-II移植的条件和任务
• 4.3.2 uC/OS-II的移植
• 4.4 本章小结
• 第五章 无线数传系统软件设计及验证
• 5.1 系统验证方案
• 5.2 硬件驱动程序设计
• 5.2.1 串口驱动程序设计
• 5.2.2 射频模块驱动程序设计
• 5.3 简单无线通信协议设计
• 5.3.1 无线通信协议分层与功能
• 5.3.2 通信协议的具体描述
• 5.3.3 通信协议数据帧结构
• 5.3.4 点对多点通信协议扩展
• 5.4 系统验证程序设计
• 5.4.1 uC/OS-II应用程序设计
• 5.4.2 验证程序具体实现
• 5.5 系统功能验证测试
• 5.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A LPC2138主控板电路原理图