论文摘要
随着高速铁路的发展,传统的通过人工检测过往车辆与车站安全信息的方法己不能满足现有铁路安全运行的需要。利用无线传感器网络实现铁路现场车辆状态实时模拟以及无人车辆溜车自动报警等技术,是铁路安全信息传输现代化的重要突破。在无线传感器网络中,介质访问控制MAC(Medium Access Control)协议决定了网络中数据帧的格式、信道的使用方式、以及在传感器节点间分配有限的通信资源的方式,可以说MAC层构建了传感器网络数据传输的基本结构。MAC层协议对传感器网络的性能有较大的影响,是保障无线传感器网络高效运作的关键协议之一。本论文以研发新一代铁路溜车检测报警系统数据处理模块的技术解决方案为目的,首先对无线传感器网络的几种拓扑结构和MAC层协议进行了介绍;接着重点研究如何使用可编程逻辑器件替代单片机来实现无线传感器网络中MAC层协议部分,从而解决前一版电路中接收状态下因单片机按时钟信号触发中断而大量占用单片机资源的问题;最后采用ALTERA ACEX 1K器件,利用自顶向下的模块化设计方法实现了高速、稳定、大容量、可靠性好的铁路溜车检测报警系统MAC层的目标。同时给出了仿真结果的波形图,从时序仿真结果可以看出软件程序符合最初的设想,最后绘制了硬件电路,进行了硬件下载验证并达到了预定的要求。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题背景1.2 无线传感器网络的发展1.3 国内外研究状况综述1.4 论文研究的内容以及意义1.4.1 论文研究的目的意义1.4.2 论文研究内容第2章 无线传感器网络结构及其通信协议分析2.1 无线传感器网络基本原理2.2 无线传感器网络传感器节点结构2.3 无线传感器网络通信协议2.3.1 无线传感器网络拓扑结构2.3.2 无线传感器网络MAC层协议2.3.3 无线传感器网络的关键技术2.4 本章小结第3章 无线传感器网络节点设备的硬件实现3.1 可编程逻辑器件概述3.1.1 FPGA/CPLD技术3.1.2 ALTERA可编程逻辑器件3.1.3 可编程逻辑器件的开发设计3.2 无线传感器网络节点设备的硬件结构3.2.1 CPU模块3.2.2 通信模块3.2.3 MAC层芯片模块3.2.4 供电模块3.3 单片机系统及单片机软件3.3.1 单片机系统3.3.2 单片机软件设计3.4 本章小结第4章 可编程逻辑器件主要模块功能设计4.1 数据通信协议4.1.1 基本数据帧格式4.1.2 链路结构4.2 可编程逻辑器件程序框架4.3 各模块程序仿真结果4.3.1 顶层程序（TOP）4.3.2 移位窗口模块、计数器模块与接收缓冲区模块4.3.3 FCS模块4.3.4 发送接口模块4.3.5 核心控制模块4.4 可编程逻辑芯片的配置与下载4.5 硬件功能调试4.6 本章小结结论参考文献攻读学位期间发表的学术论文致谢
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