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无线传感器网络节点的设计与实现

2020-12-08阅读(156)

无线传感器网络节点的设计与实现

论文摘要

无线传感器网络（WSN:Wireless Sensor Network）是由部署在检测区域内大量的微型传感器节点通过无线电通信形式形成的一个多跳自组织的网络系统,其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域里被检测对象的信息,并发给观察者。本文重点介绍了无线传感器网络节点的设计与实现,包括节点硬件平台的搭建、嵌入式Linux系统的定制和移植、字符设备驱动程序以及基于ZigBee原理的自定义协议的设计与实现。节点硬件的核心控制由ARM 9处理器S3C2410、64M SDRAM存储器和16M Nor Flash组成,无线模块采用433M频段的HAC-US无线数传模块,同时底板集成有DS18B20数字温度传感器、MQ-4气敏传感器、USB口、串口等;核心片上移植了嵌入式Linux操作系统:包括配置、编译和移植PPCboot启动代码、2.4.18内核和RAMdisk文件系统;设计实现了传感器设备和无线数传模块设备的驱动控制程序,并将其嵌入到Linux内核中;鉴于ZigBee协议的优缺点及其对无线传感器网络的支持,本文详细的介绍了自定义开发的基于ZigBee原理的无线通信协议。

论文目录

  • 内容提要
  • 第一章 绪论
  • 1.1 无线传感器网络简介
  • 1.1.1 无线传感器网络的概念
  • 1.1.2 无线传感器网络的特点
  • 1.1.3 无线传感器网络的应用
  • 1.1.4 无线传感器网络的体系结构
  • 1.1.5 无线传感器网络的发展
  • 1.2 无线传感器网络的研究意义和现状
  • 1.2.1 无线传感器网络的研究意义
  • 1.2.2 无线传感器网络研究的现状
  • 1.3 ZigBee 技术简介
  • 1.4 课题的研究内容
  • 第二章 节点硬件平台设计
  • 2.1 处理器
  • 2.2 存储器
  • 2.3 串行接口
  • 2.4 USB 接口电路
  • 2.5 电源电路
  • 2.6 无线通信模块
  • 2.6.1 ISM 频段
  • 2.6.2 无线传输距离和发射功率以及频率的关系
  • 2.6.3 无线通信模块设计
  • 2.7 传感器电路
  • 2.7.1 DS18B20 数字温度传感器
  • 2.7.2 MQ-4 气体传感器
  • 2.8 硬件电路测试
  • 第三章 节点操作系统的定制
  • 3.1 Linux 启动代码
  • 3.1.1 Linux 启动代码简介
  • 3.1.2 PPCBOOT 启动代码的移植
  • 3.2 Linux 内核配置
  • 3.2.1 Linux 内核简介
  • 3.2.2 Linux 2.4.18 内核移植
  • 3.3 Linux 文件系统
  • 3.3.1 Linux 文件系统简介
  • 3.3.2 Ramdisk 文件系统移植
  • 3.4 嵌入式Linux 系统测试
  • 第四章节点驱动程序的开发
  • 4.1 Linux 驱动程序原理分析
  • 4.2 字符设备驱动程序的几个重要的数据结构
  • 4.3 字符设备的注册和注销
  • 4.4 字符设备驱动程序设计
  • 4.4.1 内核态下的特殊函数
  • 4.4.2 DS18B20 数字温度传感器驱动程序设计
  • 4.4.3 MQ-4 气体传感器驱动程序设计
  • 4.4.4 无线数传模块控制信号驱动程序设计
  • 4.5 驱动程序测试
  • 第五章自定义通讯协议的设计与开发
  • 5.1 当前几种短距离无线通信技术的比较
  • 5.2 通信协议中原语的概念
  • 5.3 物理层协议开发
  • 5.3.1 物理层功能描述
  • 5.3.2 物理层数据服务
  • 5.3.3 物理层管理服务
  • 5.3.4 物理层帧结构
  • 5.3.5 物理层功能实现
  • 5.4 MAC 层协议开发
  • 5.4.1 MAC 层功能描述
  • 5.4.2 MAC 层数据服务
  • 5.4.3 MAC 层管理服务
  • 5.4.4 MAC 层帧结构
  • 5.4.5 CSMA-CA 算法
  • 5.4.6 MAC 层功能实现
  • 5.5 网络层协议开发
  • 5.5.1 网络拓扑及路由协议分析
  • 5.5.2 网络层功能描述
  • 5.5.3 网络层数据服务
  • 5.5.4 网络层管理服务
  • 5.5.5 网络层帧结构
  • 5.5.6 地址分配机制及cluster-tree 算法实现
  • 5.5.7 网络层功能实现
  • 5.6 应用层协议开发
  • 5.6.1 应用层功能描述
  • 5.6.2 应用层数据服务
  • 5.6.3 应用层管理服务
  • 5.6.4 应用层功能实现
  • 5.7 将应用程序添加到文件系统中
  • 5.8 通信协议及节点功能测试
  • 第六章总结与展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 需要改进的地方
  • 参考文献
  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract

    • 相关论文文献

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