远距离管道监控系统网络拓扑和低功耗的研究与实现

论文摘要

随着电信业务的迅猛发展,电信网络规模也急剧扩大。电信基础设施（电信人井、管孔等）对保障电信网络运行起着无可替代的作用。然而,这些分布错综复杂的基础设施的管理与维护问题对电信网络系统的服务质量产生越来越重要的影响。对于处在管道下的这些分布广泛基础设施来说,由于周围缺乏供电设施,要对它们进行集中的环境监控管理是一个十分困难的问题。该文首先阐述了课题产生背景、研究的目的、意义和国内外研究现状;接下来说明了监控系统的系统设计方案和系统工作原理;然后,分析了在本课题中是如何进行硬件电路设计来降低系统的静态功耗和动态功耗,以保证环境监控系统就有现实的应用意义;再接下来分析了目前常用的组网方式在实现中的利弊,通过探讨分析,提出一种能适应这种错综复杂的管道网络拓扑结构。并基于提出的这种 “星形-总线-总线”复合型网络拓扑结构,定制了适合系统自身的链路层协议。最后,在 SUNPLUS 的 IDE 下,用 C 和汇编语言混合编程,对设计出的系统样机各模块的算法进行了调试与验证,根据验证数据分析,新样机基本符合系统方案要求。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 远距离低功耗管道监控系统概述
• 1.2 国内、外远距离低功耗管道监控系统应用及研究现状
• 1.3 课题研究意义和背景
• 1.4 论文的主要工作
• 1.4.1 低功耗设计技术
• 1.4.2 链路层通信协议
• 1.4.3 可变的网络拓扑结构
• 1.4.4 编程实现软件功能
• 第二章 系统总体方案设计及工作原理
• 2.1 远距离低功耗管道监控系统工作原理
• 2.2 系统总体方案设计原则
• 2.3 远距离低功耗管道监控系统网络结构图
• 2.4 远距离低功耗管道监控系统的组成
• 2.4.1 监控中心部分
• 2.4.2 上位机部分
• 2.4.3 下位机部分
• 2.4.4 通信线路部分
• 第三章 硬件电路设计
• 3.1 器件的选择
• 3.1.1 器件功耗的来源与组成分析
• 3.1.2 SPCE061A 单片机及其外围电路的介绍
• 3.2 硬件原理图
• 3.2.1 下位机硬件原理图
• 3.2.2 上位机硬件原理图
• 3.3 样机系统电源分析
• 3.4 样机系统的低功耗运行设计
• 3.4.1 采用高速低频工作方式
• 3.4.2 降低工作电压和分区供电方式
• 3.5 样机系统功耗估计
• 3.6 样机系统传输速率分析
• 第四章 监控系统的网络拓扑结构
• 4.1 常见的网络拓扑结构
• 4.1.1 总线型拓扑结构
• 4.1.2 环形拓扑结构
• 4.1.3 星形拓扑结构
• 4.1.4 树型拓扑结构
• 4.1.5 网状拓扑结构
• 4.2 复合型拓扑结构的提出
• 第五章 链路层协议算法分析与设计
• 5.1 数据链路层的定义
• 5.2 数据链路层的功能
• 5.3 “侦听-退让”策略
• 5.3.1 数据链路层通信协议
• 5.3.2 “侦听-退让”策略的帧结构
• 5.4 “侦听-退让”策略的算法描述
• 5.4.1 “侦听-退让”策略的算法
• 5.4.2 退避算法
• 5.5 “侦听-退让”策略与 CSMA/CD 协议的比较
• 第六章 低层软件设计与编程实现
• 6.1 下位机的算法及其代码分析
• 6.1.1 下位机主程序的流程图及其代码实现
• 6.1.2 唤醒中断服务子程序流程框图及其代码
• 6.1.3 下位机收发数据模块子程序流程框图
• 6.1.4 循环校验码产生程序
• 6.2 上位机的算法描述
• 6.2.1 上位机主程序算法
• 6.2.2 上位机接收中断子程序算法
• 第七章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文和参加科研情况