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基于嵌入式Linux的工业无线传感器网络协调器的设计与实现

发布时间:2018-04-10 00:39

  本文选题:WISN协调器 切入点:S3C2440A 出处:《北京交通大学》2013年硕士论文


【摘要】:工业无线传感器网络协调器是整个网络的主控制器,负责网络的建立、成员身份管理、链路状态信息管理以及分组转发等任务。目前国内存在的工业无线传感器网络应用中,往往是借助于国外成熟的单芯片解决方案和不透明的协议栈。而协调器需要具备强大的计算能力和存储能力,随着网络规模的增大,单芯片解决方案已不能满足协调器的功能和性能需求。并且不透明的协议栈在安全性、可定制性、可靠性、可移植性和效率等方面都值得去衡量。 在分析目前国内外工业无线传感器网络协调器应用的基础上,提出了一种基于S3C2440A微处理器的解决方案,并且详细探讨了协调器系统硬件和软件的设计和实现方案。系统硬件设计的外围接口电路主要包括电源接口、射频接口、LCD接口、以太网接口、串行接口等。系统软件设计主要包括嵌入式Linux操作系统的构建、射频模块驱动程序的设计实现、FreakZ开源协议栈的移植、协调器系统和上位机图形用户程序的设计实现以及对测试节点上TinyOS的移植。论文还对数据的可靠性和安全性进行了分析,然后给出了系统的调试和测试过程,最后给出了对整个系统研究过程的总结并给出了系统可以改进之处。 本研究的嵌入式Linux工业无线传感器网络协调器在硬件上具有强大的处理计算能力、较大的存储容量、批量数据网络传输、彩色液晶显示和触摸输入等功能。软件上运行稳定可靠的嵌入式Linux操作系统、稳定的射频模块驱动程序、开源可定制的FreakZ协议栈以及友好的上位机和协调器图形用户界面应用程序。本协调器系统运行稳定可靠,可应用于工业现场的信号监测和控制,具有良好的市场价值和发展前景。 论文总共分为六个章节,第一章主要阐述了课题的背景、意义以及研究现状,并且对论文的总体结构进行了介绍;第二章主要阐述了工业无线传感器网络协调器总体方案设计,主要包含硬件平台设计和软件平台设计两个方面;第三章和第四章分别对第二章阐述的硬件和软件方面的设计和实现进行了详细的论述;第五章是协调器系统的调试测试部分;第六章对整个研究进行了总结和展望。
[Abstract]:The industrial wireless sensor network coordinator is the main controller of the whole network, which is responsible for the establishment of the network, membership management, link state information management and packet forwarding.At present, industrial wireless sensor network applications in our country often rely on mature single chip solutions and opaque protocol stacks.The coordinator needs powerful computing power and storage capacity. With the increase of network size, the single-chip solution can not meet the functional and performance requirements of the coordinator.And the opaque protocol stack is worth measuring in terms of security, customization, reliability, portability and efficiency.On the basis of analyzing the application of industrial wireless sensor network coordinator at home and abroad, a solution based on S3C2440A microprocessor is proposed, and the design and implementation of hardware and software of the coordinator system are discussed in detail.The peripheral interface circuit mainly includes power interface, RF interface and LCD interface, Ethernet interface, serial interface and so on.The system software design mainly includes the construction of embedded Linux operating system and the design of RF module driver to realize the transplantation of FreakZ open source protocol stack.The design and implementation of the coordinator system and the upper computer graphics user program, as well as the porting of TinyOS on the test node.The paper also analyzes the reliability and security of the data, then gives the debugging and testing process of the system, and finally gives a summary of the whole system research process and points out the system can be improved.The embedded Linux industrial wireless sensor network coordinator in this paper has powerful processing and computing power, large storage capacity, bulk data network transmission, color LCD display and touch input functions in hardware.The software runs stable and reliable embedded Linux operating system, stable RF module driver, open source customizable FreakZ protocol stack and friendly upper computer and coordinator graphical user interface application program.The system is stable and reliable, and can be used in signal monitoring and control of industrial field. It has good market value and development prospect.The thesis is divided into six chapters. The first chapter mainly describes the background, significance and research status of the subject, and introduces the overall structure of the paper. Chapter 2 mainly describes the overall scheme design of industrial wireless sensor network coordinator.It mainly includes two aspects: hardware platform design and software platform design. Chapter 3 and 4 discuss the design and implementation of hardware and software in chapter 2 respectively. Chapter 5 is the debugging and testing part of the coordinator system.Chapter six summarizes and prospects the whole research.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP212.9;TN929.5;TP368.1

【参考文献】

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本文编号:1728919

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