基于ZigBee和GPRS的嵌入式无线通信系统的研究与实现

论文摘要

随着嵌入式系统、通信技术、网络技术和控制技术的飞速发展,产生了连接物理世界和信息世界的无线传感器网络技术,向着普及网络的理想迈开了一大步。ZigBee技术作为其中的代表技术,近年来得到了极大的发展和应用。但ZigBee技术面向WPAN领域,虽然组网能力强,但不适合做为远距离通信,必须要和现有的长距离通信技术结合。GPRS技术具有高速的数据传输、永远在线和实行按流量收费的特点,目前是比较理想的能和ZigBee技术结合实现远程通信和监控的技术。本论文在研究ZigBee协议和GPRS协议的基础上,将ZigBee技术和GPRS技术通过嵌入式系统结合起来,设计和实现一个嵌入式无线通信系统。系统以嵌入式Linux和S3C2410为平台,并移植PPP网络协议,实现GPRS网络通信,然后将ZigBee协议栈移植到飞思卡尔公司的第二代ZigBee SOC芯片MC13213,通过串口的方式和S3C2410连接。系统主控平台通过串口转发的方式实现ZigBee协议和GPRS协议的转换。论文的最后对全文进行了概括性的总结,并指出了下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的内容和结构
• 2 ZigBee无线通信技术
• 2.1 概述
• 2.2 ZigBee协议栈
• 2.2.1 ZIGBEE协议的物理层和MAC层
• 2.2.2 ZigBee网络层
• 2.2.3 ZigBee应用层
• 2.3 ZigBee网络拓扑结构
• 2.4 ZigBee的主要特点
• 2.5 ZigBee与其他短距离无线通信技术的比较
• 3 GPRS无线通信技术
• 3.1 GPRS技术概述
• 3.2 GRPS的网络特性
• 3.3 GPRS网络结构
• 3.3.1 GPRS系统结构
• 3.3.2 GPRS逻辑体系结构及相关接口
• 3.3.3 GPRS网络中主要功能实体
• 3.3.4 GPRS骨干网络
• 3.4 GPRS传输协议平台
• 3.5 GPRS信令平台
• 3.6 GPRS网络应用
• 3.7 GPRS业务解决方案
• 3.8 GPRS组网方案
• 4 硬件平台的设计与实现
• 4.1 系统硬件总体设计
• 4.2 系统主控平台的设计
• 4.2.1 系统核心处理芯片介绍
• 4.2.2 系统主控平台外围电路的设计
• 4.3 ZigBee模块的设计
• 4.3.1 芯片选型
• 4.3.2 ZigBee模块硬件设计
• 4.4 GPRS模块MC39i
• 4.5 MC39i外围电路设计
• 5 系统软件平台的搭建
• 5.1 嵌入式操作系统的选定
• 5.2 在宿主机上建立交叉编译环境
• 5.3 利用JTAG烧写bootloader
• 5.4 烧制内核和文件系统的移植
• 5.4.1 Linux 2.6内核
• 5.4.2 具体的Linux-2.6内核移植工作
• 5.4.3 Linux内核的配置和编译
• 6 系统软件设计与实现
• 6.1 ZigBee协调器程序开发
• 6.1.1 软件开发环境和开发流程
• 6.1.2 ZigBee协调器程序设计
• 6.1.3 应用软件开发
• 6.2 GPRS网络通信的实现
• 6.2.1 PPP的基本原理
• 6.2.2 PPP拨号连接的实现
• 6.2.3 数据传输
• 6.3 基于Linux的通信主控平台串口操作
• 6.3.1 Linux串口编程的实现
• 6.3.2 串口的转发处理
• 7 结论与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献