串口设备无线联网服务器的研究与设计

论文摘要

近年来,随着无线通讯技术的飞速发展和日趋成熟,无线网络在环境监测、电子消费类产品等领域得到了广泛的应用。随着无线通讯可靠性的日趋提高,科研工作者开始考虑将无线通讯技术应用于工业控制领域。本文研究的课题来源于国家“863”重点课题“工业用无线模块实用化关键技术研究及应用”。目的在于设计一种基于无线网络的串口设备通讯终端,以实现传统的串口通讯工业设备与无线网络的互联通讯。对于串口通讯工业设备的无线数据通讯具有重要的实际意义。本文介绍的串口设备无线联网服务器主要可应用于当前的工业串口设备数据采集以及接收上位机指令。该串口设备无线联网服务器采用高性能、低功耗的嵌入式双核处理器TMS320DM6446AZWT,无线收发模块采用RALINK公司开发的RT2571+RT2528无线解决方案,支持IEEE802.11b/g无线网络标准。本文的研究基于TMS320DM6446AZWT处理器所提供的软硬件设计平台,并以串口设备无线联网服务器为研究对象。首先,本文对系统设计需求进行了全面分析,明确了产品的设计目标,并进行方案确定。然后,根据设计需求进行了系统软、硬件设计。硬件主要考虑到能够满足设计应用的要求,并且便于扩展,选用了TI公司的高性能嵌入式处理器TMS320DM6446AZWT,主要实现了电源模块、中央处理模块、存储模块、RS-232-C接口、以太网接口部分的设计,并且进行了可靠性分析。软件方面实现了Linux软件平台的构建,即进行了U-Boot引导装载程序的建立、Linux内核移植、根文件系统的构建等工作。最后,本文对串口设备无线联网服务器进行了硬件调试及测试,并对测试结果进行分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 无线网络通讯简介
• 1.3 工业无线网络的研究和发展状况
• 1.4 课题研究的主要内容和意义
• 1.5 论文的结构
• 2 系统的总体设计
• 2.1 系统方案设计目标
• 2.2 系统方案设计原则
• 2.3 系统设计流程
• 2.4 系统的结构
• 2.5 系统的工作原理
• 3 系统硬件各子模块设计
• 3.1 电源模块的设计
• 3.2 中央控制模块设计
• 3.2.1 系统主处理器芯片选型
• 3.2.2 系统主处理器芯片简介
• 3.4 Flash存储器模块设计
• 3.4.1 Flash存储技术简介
• 3.4.2 NAND Flash电路设计
• 3.5 内存模块设计
• 3.5.1 内存技术简介
• 3.5.2 DDR2 SDRAM存储模块设计
• 3.6 串行通讯模块的设计
• 3.7 以太网接口模块的设计
• 3.8 USB接口设计及无线收发模块的选取
• 3.8.1 USB接口设计
• 3.8.2 无线收发模块选取
• 4 PCB设计与仿真
• 4.1 高速PCB设计中的可靠性问题
• 4.1.1 高速电路简介
• 4.1.2 信号完整性简介
• 4.1.3 电磁兼容简介
• 4.2 PCB设计
• 4.2.1 PCB布局
• 4.2.2 PCB布线
• 4.2.3 PCB后处理
• 4.3 系统硬件仿真验证
• 4.3.1 仿真平台设置
• 4.3.2 反射仿真
• 4.3.3 串扰仿真
• 5 系统的软件设计
• 5.1 软件平台构建
• 5.2 存储器空间分配
• 5.3 U-Boot引导程序的建立
• 5.4 Linux内核移植
• 5.5 根文件系统的构建
• 6 板卡调试及应用
• 6.1 板卡硬件调试
• 6.2 板卡功能测试
• 6.3 实验结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢