基于ZigBee的列车检修系统手持机软件的研究与设计

论文摘要

为了提高列车故障检修效率,改变目前各铁路列检所落后的人工作业方式,本文开发了一种基于ZigBee技术的列车检修系统,设计了手持机的应用软件。列检系统由前端数据采集部分(手持机)和处理传送部分(路由器和通信基站)以及末端的数据接收处理部分(PC上位机和货车管理信息系统(HMIS))组成,核心处理器采用JN5121模块,组网方式为MESH型通信网络结构。检车员可以在现场利用手持机录入货车检修信息,再通过基站传送到上位机PC端进行处理,集中录入到HMIS系统中。本文采用规范与创新相结合的嵌入式系统开发流程,首先充分调查研究了现场检车的业务流程,在此基础上分析了列车检修系统的功能需求,确定了系统总体方案,然后在参考了常规的嵌入式软件系统开发模式和设计方法的基础上,根据本系统的实现环境,采用事件驱动模型设计了软件系统的总体构架,同时使用DARTS软件设计方法来对系统中的任务进行了规划,并在此基础上应用有限状态机理论完成了关键任务模块的设计与实现。最后本文还遵循相关软件测试原理和方法对应用软件部分和数据通信部分进行了测试与分析,确保了系统的可行性及可靠性。目前,ZigBee技术主要应用于短距离无线传感器网络方面,传送的都是少量的传感器节点自动采集到的数据。而本文中是在较小的区域内、慢速移动的PDA设备上使用ZigBee技术传输现场人工采集和处理过的大量文字数据,因此,它是ZigBee技术的一种新应用,对于各种需要工作人员现场采集数据的场合都具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 ZigBee技术
• 1.2.1 ZigBee技术概述
• 1.2.2 ZigBee协议栈
• 1.2.3 ZigBee节点类型
• 1.2.4 ZigBee网络拓扑形式
• 1.3 嵌入式系统的相关理论
• 1.3.1 嵌入式系统的特点
• 1.3.2 嵌入式系统的开发模式
• 1.3.3 嵌入式系统软件的设计方法
• 1.4 本文的研究内容及方法
• 1.5 本文结构安排
• 第二章 列检系统平台分析
• 2.1 现场检车业务流程
• 2.2 列检系统功能需求
• 2.3 列检系统总体方案
• 2.4 硬件环境
• 2.5 软件平台
• 2.5.1 软件工具
• 2.5.2 ZigBee协议栈API
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于事件驱动模型的软件研究与设计
• 3.1 基于事件驱动模型的软件总体架构
• 3.2 软件系统的DARTS规划
• 3.3 关键任务模块的研究与设计
• 3.3.1 用户接口任务模块
• 3.3.2 菜单管理模块
• 3.3.3 屏幕显示模块
• 3.3.4 存储服务
• 3.3.5 输入法任务模块
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于ZigBee的数据通信实现过程
• 4.1 ZigBee网络的组建
• 4.1.1 系统初始化
• 4.1.2 网络拓扑更新
• 4.2 通信协议设计
• 4.2.1 ZigBee协议中的帧格式
• 4.2.2 应用层通信协议
• 4.3 数据传送
• 4.3.1 设备描述
• 4.3.2 ZigBee网络节点间传送数据
• 4.3.3 基站与上位机之间的串口通信
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统测试与分析
• 5.1 应用软件部分
• 5.1.1 软件测试原理
• 5.1.2 测试和分析过程及结果
• 5.2 数据通信部分
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果