WiFi与WSCN相结合的植物灯网关的设计与实现

发布时间：2017-09-25 21:12

  本文关键词：WiFi与WSCN相结合的植物灯网关的设计与实现

  更多相关文章： 植物灯 网关 Wi Fi WSCN 远程代码更新

【摘要】：植物灯是一种特殊的灯具,用于在光照不足的情况下给植物补光来促进植物的生长。目前,其已被广泛应用于植物工厂、植物大棚等环境中,以提高单位面积的植物产量。然而植物有其生长规律,不合适的补光达不到预期的效果甚至导致植物生长紊乱而减产,因此,需要设计一套合理、有效的植物灯控制系统,而实现该系统的关键就在于系统的控制核心—植物灯网关。目前,远程代码更新方式、Wi Fi与WSCN相结合的控制手段逐渐成为智能网关领域的研究热点。本文以Wi Fi模块为研究重点,在实验室现有的基础(GPRS与WSCN相结合的智能网关产品)上,以软件构件化设计为指导思想,设计了一款适用于植物大棚环境,具有温湿度监测和远程代码更新等功能的植物灯网关,并将其命名为SD-GLIG。本文主要工作为:(1)提出SD-GLIG的总体设计方案。该方案充分考虑系统的成本、设计难度和性能,按照植物灯网关的功能需求,采用现有的核心板,完成Wi Fi模块、WSCN节点、温湿度传感器模块等外围电路模块的选型和硬件电路设计。(2)移植Wi Fi模块的底层驱动代码和与之相配套的uip 1.0精简以太网协议栈,完成主控芯片端底层硬件驱动和外围设备驱动的编写或再封装。(3)设计一种远程代码更新方案。该方案主要内容为:分析主控芯片的.S19机器码文件记录格式;设计Boot Loader程序和应用程序的链接文件,并完成中断向量表的重定位;设计一套基于Wi Fi的代码更新通信帧格式;完成底层Boot Loader驱动的设计;提取.S19文件有效数据并完成PC机端代码更新软件的设计与编写。(4)设计一款采用VS2010和C#语言编写的PC机端测试软件,其实现Adhoc和Infra两种模式来访问植物灯网关,并将其应用于植物大棚中。经测试和初步试验结果表明,本课题设计的植物灯网关能基本满足植物大棚对于植物灯定时开关和温湿度监测的需求,并有着成本低、通信质量高、代码更新可靠、系统稳定等优点,具有较高的市场推广价值。
【关键词】：植物灯 网关 Wi Fi WSCN 远程代码更新
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.5;TN92
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 课题研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 研究基础13
• 1.4 课题设计目的及意义13-14
• 1.5 本文主要工作和论文结构14-16
• 第2章 SD-GLIG相关技术基础及设计要点16-26
• 2.1 课题使用的相关技术知识16-22
• 2.2 硬件设备驱动软件设计规范22-23
• 2.3 SD-GLIG对远程代码更新的需求23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 SD-GLIG植物灯网关的硬件设计26-33
• 3.1 硬件系统整体设计26
• 3.2 芯片选型26-28
• 3.2.1 主控芯片26-27
• 3.2.2 Sub-1G模块27
• 3.2.3 WiFi模块27-28
• 3.3 电源构件28
• 3.4 交流电压采样构件和交流电流采集构件28-30
• 3.4.1 交流电压采样构件29
• 3.4.2 交流电流采样构件29-30
• 3.5 温湿度传感器构件30-31
• 3.6 SD卡构件和RTC构件31-32
• 3.7 WiFi构件和Sub-1G构件32
• 3.8 本章小结32-33
• 第4章 SD-GLIG系统的底层驱动构件设计与分析33-48
• 4.1 uip 1.0 协议栈分析33-34
• 4.2 WiFi收发器底层代码分析与移植34-41
• 4.2.1 嵌入式WiFi初始化流程图34
• 4.2.2 WiFi物理层驱动移植步骤34-37
• 4.2.3 WiFi网络层驱动移植及配置37-40
• 4.2.4 WiFi收发一帧数据分析40
• 4.2.5 移植测试结果40-41
• 4.3 Sub-1G底层驱动构件41-43
• 4.4 AD模块驱动构件43-45
• 4.5 SD卡模块驱动构件45
• 4.6 温湿度驱动构件45-47
• 4.7 本章小结47-48
• 第5章 基于WIFI的代码更新设计与实现48-60
• 5.1 BootLoader设计48-52
• 5.1.1 K60DN512Z的MCU机器码文件解析48-49
• 5.1.2 链接文件设计49-51
• 5.1.3 中断向量表重定位设计51-52
• 5.2 MCU方基于WiFi的通信帧设计52-54
• 5.3 程序计数器跳转分析和SD卡记录格式分析54-55
• 5.3.1 程序计数器跳转分析54
• 5.3.2 SD卡记录格式分析54-55
• 5.4 PC方软件设计55-58
• 5.4.1 .S19 文件有效数据的提取55-56
• 5.4.2 PC机与MCU方的代码更新过程解析56-58
• 5.5 基于WiFi的代码更新结果测试58
• 5.6 本章小结58-60
• 第6章 应用实例—植物灯网关在温室中的应用60-73
• 6.1 系统概述及构成60-61
• 6.1.1 植物灯网络拓扑结构60-61
• 6.1.2 植物灯系统设计要点61
• 6.2 植物灯端硬件设计61-62
• 6.2.1 电源模块61-62
• 6.2.2 继电器模块62
• 6.3 SD-GLIG系统MCU方软件设计62-69
• 6.3.1 SD-GLIG系统工作模式分析62-64
• 6.3.2 Adhoc和Infra功能切换分析64-65
• 6.3.3 植物灯网关端WiFi通信帧格式65-66
• 6.3.4 植物灯网关路由节点66
• 6.3.5 各数据流接收合理性分析66-69
• 6.4 PC方测试软件设计69-71
• 6.5 本章小结71-73
• 第7章 总结与展望73-75
• 7.1 总结73-74
• 7.2 展望74-75
• 参考文献75-78
• 公开发表的论文及研究成果78-79
• 附录A SD-GLIG文件列表79-80
• 附录B硬件实物图80-81
• 致谢81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵勐,陈朔鹰,马忠梅;Armboot在EV40评估板上的移植[J];单片机与嵌入式系统应用;2004年01期

2 鲁银芝;仲元昌;杨柳;李发传;;大规模带状无线传感器网络节点定位算法[J];传感器与微系统;2015年01期

3 郭楠;;ISO/IEC JTC1/WG7传感器网络工作组第六次全会召开[J];信息技术与标准化;2012年11期

4 王亚刚;;嵌入式Bootloader机制的分析与移植[J];计算机工程;2010年06期

5 刘磊;张凤荔;秦志光;;基于U-boot构建嵌入式Linux的Bootloader[J];计算机应用研究;2007年12期

6 王超艺;常赛;王宜怀;;飞思卡尔S08系列机器码文件下载软件的开发[J];计算机应用与软件;2011年12期

7 艾海波;魏晋宏;邱权;郑文刚;;基于STM32的微型植物工厂温湿度监测系统设计[J];农机化研究;2014年05期

8 胡永光,李萍萍,堀部和雄;日本的植物工厂及其新技术[J];世界农业;2002年11期

9 张立涛;;基于智能网关的数字家庭网络系统架构设计[J];现代电子技术;2010年09期

10 刘春凤;张代远;;uC/OSⅡ下协议栈uIP的移植与应用[J];计算机技术与发展;2012年09期

，

本文编号：919600