基于PXA255的无线传感器网络sink节点的研究与实现

论文摘要

无线传感器网络是由在监测区域内部署的大量传感器节点通过无线通信方式形成的多跳自组织网络,能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并对其进行处理。在军事、环境、农业、工业、医学等领域具有广泛的应用前景。一个典型的无线传感器网络通常由传感器节点、sink节点和管理终端三部分组成。其中sink节点用于接收并响应管理终端的命令,将从各个传感器节点收集到的数据进行分析和处理,并将处理后的数据发送到管理终端。sink节点是一种典型的嵌入式系统,是无线传感器网络的中心节点。本文主要工作是设计并实现了无线传感器网络sink节点的基本功能。首先对sink节点进行了功能需求分析,选择PXA255作为sink节点的嵌入式微处理器,选择嵌入式Linux作为sink节点的操作系统。设计首先搭建了sink节点的软硬件开发平台,包括最小硬件系统的设计,操作系统中Bootloader、Linux2.6内核和文件系统的构建、移植。在此基础上设计了sink节点的内网连接模块、外网连接模块以及上层应用程序。该sink节点可以通过以太网实现无线传感器网络内网与外网之间的通信。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无线传感器网络简介
• 1.1.1 无线传感器网络的定义
• 1.1.2 无线传感器网络的体系结构
• 1.1.3 无线传感器网络的特点
• 1.1.4 无线传感器网络的应用前景
• 1.2 无线传感器网络的面临的挑战
• 1.3 无线传感器网络的研究进展
• 1.4 本文的创新点
• 1.5 章节安排
• 第二章 无线传感器网络SINK 节点的总体设计
• 2.1 嵌入式系统开发介绍
• 2.1.1 嵌入式系统的组成
• 2.1.2 嵌入式系统的开发流程
• 2.2 SINK 节点功能需求分析
• 2.3 SINK 节点的方案设计
• 2.3.1 硬件平台的选择
• 2.3.2 嵌入式操作系统的选择
• 2.3.3 sink 节点的总体设计方案
• 2.4 本章小结
• 第三章 SINK 节点开发平台的搭建
• 3.1 硬件平台的搭建
• 3.1.1 PXA255 处理器简介
• 3.1.2 存储系统扩展电路设计
• 3.1.2.1 FLASH 接口电路
• 3.1.2.2 SDRAM 接口电路
• 3.1.3 JTAG 接口
• 3.1.4 串口电路
• 3.2 软件平台的搭建
• 3.2.1 嵌入式 Linux 系统软件开发流程
• 3.2.2 交叉编译环境的建立
• 3.2.3 Bootloader 的移植
• 3.2.4 Linux 操作系统内核移植
• 3.2.5 文件系统的构造和移植
• 3.3 本章小结
• 第四章 SINK 节点外网通信模块的设计
• 4.1 SINK 节点外网通信模块功能介绍
• 4.2 以太网连接功能模块的硬件实现
• 4.3 CS8900A 以太网卡驱动开发
• 4.3.1 Linux2.6 驱动程序分析
• 4.3.2 Linux 网络设备驱动框架
• 4.3.3 CS8900A 驱动程序各功能模块的实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 SINK 节点内网通信模块的设计
• 5.1 IEEE 802.15.4/ZIGBEE 标准概述
• 5.2 内网通信模块的硬件设计
• 5.3 内网通信模块的软件设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 SINK 节点上层应用程序的设计与移植
• 6.1 内外网接入功能模块的设计
• 6.1.1 转换引擎
• 6.1.2 数据帧转换模块
• 6.1.3 协议转换模块
• 6.1.4 数据转发模块
• 6.2 应用软件的移植和配置
• 6.3 本章小结
• 第七章 结束语
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的论文