基于CAN和ZigBee的混合网络网关的设计与实现

发布时间：2018-06-28 12:30

  本文选题：CAN + ZigBee　； 参考：《太原科技大学》2014年硕士论文

【摘要】：CAN总线是最具代表性的现场总线之一，具有通信速率高、通信距离远、无主从节点、非破坏性仲裁、实时性好、检错能力强的优点；ZigBee作为一种成熟的无线通信协议，具有低复杂度、低成本、低功耗、灵活性强的优点。将CAN总线和ZigBee无线网络相结合，使两者的优势互补，可以扩展两者的应用领域。本课题针对CAN和ZigBee的原理与特点，设计了一种CAN/ZigBee混合网络。 在分析CAN节点和ZigBee节点MCU发展现状和趋势的基础上，本课题选用内嵌CAN协议控制器和收发器的LPC11C24作为CAN节点MCU，选用内嵌增强型8051内核和RF收发器的CC2530作为ZigBee节点MCU。在对LPC11C24与CC2530之间通信方式进行详细分析的基础上，本课题采用UART在LPC11C24与CC2530之间交换数据，构成双MCU结构的网关节点。 本课题首先完成了CAN总线网络和ZigBee无线网络软件设计，，然后重点进行了网关节点软件设计。网关节点软件设计主要面临三个问题：①CAN和ZigBee通信速率不一致；②CAN和ZigBee报文寻址方式不一致；③CAN和ZigBee最大数据载荷不一致。针对这三个问题，本课题给出的解决方法为：①在双MCU中设置缓存区并在CC2530中采用DMA方式存储UART接收数据；②对CAN数据帧标识符和数据段以及ZigBee数据段进行重新定义并设计地址映射表，使CAN和ZigBee数据帧中包含源节点和目标节点的地址信息；③引入碎片机制。 测试结果表明：本课题设计的CAN总线网络、ZigBee无线网络和网关节点具有结构简单，数据传输有效性和可靠性高的优点，为实现CAN和ZigBee的无缝连接提供了一种可行方案。
[Abstract]:Can bus is one of the most representative fieldbus. It has the advantages of high communication rate, long communication distance, no master / slave node, non-destructive arbitration, good real-time performance and strong error detection ability. ZigBee is a mature wireless communication protocol. It has the advantages of low complexity, low cost, low power consumption and high flexibility. By combining can bus with ZigBee wireless network, the advantages of the two networks are complementary, and their application fields can be expanded. According to the principle and characteristics of can and ZigBee, a CAN / ZigBee hybrid network is designed. On the basis of analyzing the development status and trend of can node and ZigBee node MCU, LPC11C24 embedded in can protocol controller and transceiver is selected as can node MCU, and embedded enhanced 8051 core and RF transceiver CC2530 are selected as ZigBee node MCU. Based on the detailed analysis of the communication mode between LPC11C24 and CC2530, UART is used to exchange data between LPC11C24 and CC2530. Firstly, the can bus network and ZigBee wireless network software are designed, and then the gateway node software is designed. There are three main problems in the software design of gateway nodes: 1 can and ZigBee communication rates are inconsistent. 2can and ZigBee message addressing methods are inconsistent. 3CAN and ZigBee maximum data load are inconsistent. Aiming at these three problems, the solution given in this paper is that: 1 sets buffer area in double MCU and stores UART data in CC2530 by DMA mode; (2) can data frame identifier, data segment and ZigBee data segment are redefined and address mapping table is designed to introduce shard mechanism into can and ZigBee data frame including address information of source node and target node. The test results show that the ZigBee wireless network and node designed in this paper have the advantages of simple structure, high efficiency and reliability of data transmission, and provide a feasible scheme to realize the seamless connection between can and ZigBee.
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.05;TP273

【参考文献】

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本文编号：2078005