无线体域网MAC控制器的研究与设计

发布时间：2017-09-27 22:15

  本文关键词：无线体域网MAC控制器的研究与设计

  更多相关文章： 无线体域网 IEEE802.15.6协议 MAC控制器 协处理器

【摘要】：无线体域网(WBAN)是一种将传感器节点分布于人体表面、身体周围或植入人体内，在人体范围内进行通信的新型短距离无线网络。无线体域网MAC层为网络提供数据服务和管理服务，直接影响到网络的性能。MAC的研究对推动无线体域网的普及应用有重要意义。IEEE802.15.6作为国际WBAN标准，支持在人体内和人体周围的通信，应用于医疗和非医疗领域，该标准主要定义了支持三种物理层（PHY）的介质访问控制层（MAC）。 本文介绍了无线体域网的研究背景及意义、国内外发展现状、主要应用场景，重点对无线体域网的支撑标准IEEE802.15.6的MAC层和物理层，对不同帧格式、通信模式、访问机制进行了研究。然后从总体上提出了基于IEEE802.15.6协议MAC控制器的系统设计方案。最后规划系统架构并分模块对系统进行设计，把MAC控制器划分为数据发送模块、数据接收模块、控制模块和接口模块。其中控制模块采用协处理器的设计思想来实现，发送模块按照协议帧格式完成数据的封装和发送，数收模块按照协议帧格式完成接收和解封装，接口模块采用SPI总线作为MAC与MCU通信的接口。 MAC控制器的仿真验证是在Altera Quartus II软件环境下进行，FPGA芯片型号为EP2C35F672C6，系统时钟频率100MHz，，发送模块和接收模块时钟都为25MHz.总共占用逻辑资源879，占总体3%。仿真结果表明基本模块满足设计要求，完成了MAC控制器设计和验证。
【关键词】：无线体域网 IEEE802.15.6协议 MAC控制器 协处理器
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN92;TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 选题的背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 无线体域网应用场景12-13
• 1.4 论文的研究内容和结构13-15
• 2 无线体域网 MAC 协议分析15-29
• 2.1 网络拓扑结构15-16
• 2.2 MAC 协议概述16-19
• 2.3 IEEE802.15.6 MAC 协议研究19-24
• 2.4 WBAN 物理层24-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 MAC 控制器的逻辑设计29-48
• 3.1 系统设计方案29-30
• 3.2 发送模块30-37
• 3.3 接收模块37-40
• 3.4 控制模块40-43
• 3.5 SPI 总线模块43-47
• 3.6 本章小结47-48
• 4 MAC 控制器仿真验证48-55
• 4.1 开发环境48-49
• 4.2 仿真结果49-55
• 5 总结与展望55-57
• 5.1 总结55-56
• 5.2 展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61

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本文编号：932202