基于Si4432的无线传输系统设计

论文摘要

随着计算机技术、微电子技术、无线通信技术及传感器技术的发展,无线传感器网络技术出现并逐渐成熟起来。无线传感器技术涉及众多学科,是各种技术融合的产物。该技术已成为国内外研究的热点之一,其应用前景也非常广阔。本文首先介绍了无线传感器网络的相关知识及当前的热点问题,在此基础上提出了一种应用于工业现场的无线传感器网络设计方案。在本方案中,微处理器采用的是Atmel公司的AVR系列单片机,无线传输芯片采用的是Silicon Lab公司的Si4432射频收发芯片。系统有三种传感器节点类型,一个主节点、多个路由节点及手持设备。主节点及路由节点由主电源供电,始终处于工作状态,负责传感器网络的维护及消息的传递；手持设备由电池供电,负责发送用户控制信息。无线传感器网络功能能否实现及能否以最优状态运行,其关键技术是网络协议。本方案中,系统的组网及网络管理功能借鉴了ZigBee协议的传感器网路管理方法,将ZigBee协议部分功能简化,并根据本系统具体的应用环境设计了适用于工业现场的网络管理方案。在程序实现中,本文将嵌入式操作系统FreeRTOS移植到本文采用的微处理器中,以提高程序运行的可靠性和实时性。操作系统的引入,不仅降低了程序结构复杂度、提高了任务管理效率,还为系统功能的扩展打下基础。本文提出的无线传输系统解决方案可靠性高、成本低、操作简单、易于维护,很适合应用于工业现场的远程控制、数据采集等领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 无线传感器网络概述
• 1.2.1 无线传感器网络的技术特点
• 1.2.2 无线传感器网络结构
• 1.2.3 无线传感器网路关键技术
• 1.2.4 无线传感器网络应用领域
• 1.3 无线传感器网络的背景及研究现状
• 1.3.1 技术背景
• 1.3.2 研究现状
• 1.4 论文选题意义及研究内容
• 1.4.1 选题意义
• 1.4.2 论文的组织结构
• 2 ZigBee技术简介
• 2.1 ZigBee网络体系结构
• 2.2 ZigBee协议架构
• 2.3 物理层
• 2.4 MAC层
• 2.5 网络层
• 2.6 应用层
• 3 无线传输系统网络设计
• 3.1 无线传输系统的体系结构
• 3.2 系统硬件设计
• 3.2.1 主节点及路由节点硬件实现
• 3.2.2 手持节点硬件设计
• 3.3 系统软件设计
• 3.3.1 系统软件结构
• 3.3.2 硬件模块驱动
• 3.3.3 物理层设计
• 3.3.4 MAC层设计
• 3.3.5 网络层设计
• 3.3.6 应用层设计
• 3.3.7 调试模块设计
• 4 基于FreeRTOS操作系统软件架构设计
• 4.1 嵌入式操作系统概述
• 4.2 FreeRTOS简介
• 4.3 FreeRTOS程序实现
• 4.3.1 关键部分定义
• 4.3.2 程序系统结构设计
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢