基于ZigBee技术的嵌入式无线通信节点的设计与实现

论文摘要

随着嵌入式技术和无线通信技术的高速发展,对短距离无线通信的需求也越来越迫切。ZigBee技术作为近年来新出现的一种低成本、低功耗、低复杂度的短距离无线通信技术,为近场通信提供了一种良好的解决方案。本文综述了嵌入式技术和短距离无线通信技术的发展概况,给出ZigBee技术的特点及国内外的发展动态。设计了基于ZigBee技术的嵌入式无线通信系统的总体方案。完成了无线通信节点的软硬件设计。系统硬件设计方面,从无线通信系统的实际需求出发,选用符合IEEE802.15.4协议标准的CC2430芯片设计无线收发模块,采用基于ARM920T内核的S3C2440微处理器作为嵌入式系统的核心,构建了由S3C2440微处理器和CC2430无线通信模块组成的中心节点硬件平台。同时系统选用MSP430单片机为微处理器,与CC2430无线模块构建了无线通信系统的外围节点部分。整个无线通信系统实现外围节点和中心节点的数据互联。系统软件设计方面,中心节点选用开源的嵌入式Linux作为操作系统,设计了底层驱动程序,以及同PC上位机通过TCP/IP网口传输的通信程序。外围节点的软件设计主要包括MSP430单片机和CC2430无线模块通过SPI接口通信的程序。从而实现了MSP430微处理器到无线模块CC2430到ARM开发系统再到PC上位机的的数据传输。最后对整个系统进行测试,完成短距离数据传输与网络传输。测试结果表明,该系统能够可靠地完成外围节点和中心节点的通信。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景与意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 嵌入式系统概述
• 1.4 短距离无线通信技术概述
• 1.4.1 短距离无线通信技术的发展概述
• 1.4.2 ZigBee技术简介
• 1.5 论文主要研究内容
• 第2章 嵌入式无线通信节点硬件设计
• 2.1 系统的总体结构
• 2.2 中心节点硬件系统构成
• 2.2.1 射频芯片CC2430简介
• 2.2.2 无线ZigBee模块的硬件设计
• 2.2.3 ARM开发平台简介
• 2.2.4 ARM处理器与CC2430的SPI连接
• 2.3 外围节点硬件系统构成
• 2.3.1 MSP430单片机简介
• 2.3.2 微处理器外围电路
• 2.3.3 MSP430与CC2430的SPI连接
• 2.4 本章小结
• 第3章 嵌入式无线通信节点软件设计
• 3.1 中心节点软件设计
• 3.1.1 Linux操作系统移植
• 3.1.2 无线收发模块在Linux下的驱动程序设计
• 3.1.3 Linux下驱动程序的设计
• 3.2 外围节点软件设计
• 3.2.1 外围节点数据通信
• 3.2.2 无线模块通信功能实现
• 3.2.3 射频收发
• 3.3 网口数据传输程序设计
• 3.3.1 套接字简介
• 3.3.2 服务器及客户端程序设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统调试
• 4.1 驱动程序的编译和安装
• 4.2 系统整体测试
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 附录
• 致谢