低功耗电子货架标签系统的设计与实现

发布时间：2017-04-13 06:10

  本文关键词：低功耗电子货架标签系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,物联网方面的研究不断深入,大量智能硬件逐步走入人们生活的方方面面。尤其是当前不断学习进步的连锁行业,因为越来越舒适的购物体验,各类大型商场、超市等逐渐获得人们更多关注,也因此导致他们之间的良性竞争。在此期间,零售业主们亦一直在寻找新的商业模式和新型的技术,并以此来实现销售成本的降低和用户体验的提升,希望借此吸引更多的消费者。因此,电子货架标签系统应运而生。电子货架标签(Electronic Shelf Label,ESL)系统是为了取代纸质标签,并使的修改价格完全自动化的一套商品信息更新系统。通过主系统利用无线网络通信将商品信息实时传输至ESL上,并在电子纸屏幕上显示出来。ESLs的到来解放了工作人员的双手,完全实现自动化控制,市场前景广阔。文章开篇就ESLs的应用场景作了简要描述,然后介绍了当前国内外环境和未来研究方向,比较了各种短距离无线通信技术,接着构建出整个框架,讨论了其中MCU和射频芯片的选型并在此基础上设计了外围电路,建设了软件平台,选择了适当的中转服务器进行了移植改造,改进了ALOHA协议,做到了软件和硬件相连设计,得到了低功耗电子货架标签系统。本文ESL以STM32L051C6微控制器、CC1101芯片和电子纸屏幕为核心,分别完成了核心电路、电子纸刷新、电源供电和射频收发的设计。本文自主设计了中转服务器,通过在路由器上运行openwrt系统并将汇聚节点接入串口来实现交互。本文以传统ALOHA协议为原型作了建模分析,通过优化时间调度,得到了低功耗的MAC协议。针对各功能进行检测,检测了电子纸屏幕刷新和响应时间、射频通信以及射频覆盖范围,最主要的是检测ESL的能量消耗情况。测试表明:本文所设计的电子货架标签系统,通信安全稳定可靠,ESL工作时间够长,消耗能量足够少,达到了本文对低功耗的需求。
【关键词】：ESL STM32L051C6 CC1101 中转服务器 改进ALOHA 低功耗
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势9-10
• 1.3 本文研究的基本内容10-11
• 1.4 本课题的意义及主要研究内容11-13
• 2 电子价签系统整体设计13-20
• 2.1 电子货架标签总体设计需求13
• 2.2 电子货架标签连接方式13-17
• 2.3 系统整体方案17
• 2.4 系统总体方案设计17-18
• 2.4.1 ESL主系统18
• 2.4.2 中转服务器18
• 2.4.3 ESL终端18
• 2.5 系统工作原理18-19
• 2.6 本章小结19-20
• 3 系统硬件和软件设计20-27
• 3.1 电子货架标签硬件设计20-25
• 3.1.1 MCU选择20-21
• 3.1.2 MCU核心电路21-22
• 3.1.3 无线射频收发模块22-23
• 3.1.4 电子纸显示23-24
• 3.1.5 电源电路模块24-25
• 3.2 系统软件设计25-26
• 3.2.1 source data client25
• 3.2.2 通信数据格式25-26
• 3.2.3 中转服务器26
• 3.2.4 ESL终端26
• 3.3 本章小结26-27
• 4 电子货架标签系统无线接入点的设计27-34
• 4.1 嵌入式操作系统27-28
• 4.1.1 概述27-28
• 4.1.2 操作系统选择28
• 4.2 路由器节点28-32
• 4.2.1 路由器节点选型28-29
• 4.2.2 操作系统移植29-32
• 4.3 硬件交互实现32-33
• 4.4 本章小结33-34
• 5 低功耗MAC协议设计实现34-43
• 5.1 MAC协议概述34
• 5.2 MAC协议设计需求34-35
• 5.3 低功耗MAC协议设计实现35-40
• 5.3.1 系统模型35-36
• 5.3.2 ALOHA协议36-38
• 5.3.3 ALOHA改进型MAC协议38-40
• 5.4 理论性能分析40-42
• 5.4.1 ALOHA协议40-41
• 5.4.2 改进型ALOHA协议41
• 5.4.3 两种协议理论性能比较41-42
• 5.5 本章小结42-43
• 6 系统测试43-47
• 6.1 低功耗系统策略43
• 6.1.1 硬件低功耗策略43
• 6.1.2 软件低功耗策略43
• 6.2 系统测试43-46
• 6.2.1 测试系统搭建43-44
• 6.2.2 系统测试44-46
• 6.3 本章小结46-47
• 7 总结和展望47-49
• 7.1 本文主要工作总结47
• 7.2 本文的不足与后续工作研究47-49
• 8 参考文献49-53
• 附录53-54
• 致谢54

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5 刘仁庆;电子纸叫板传统纸[J];环境导报;2003年15期

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8 ;电子纸[J];技术与市场;2003年12期

9 ;电子纸简介[J];中小企业科技;2003年07期

10 邹淳韧,王强;电子纸发展现状[J];广东印刷;2003年04期

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4 刘云圻;孙艳明;肖恺;付磊;于贵;胡文平;朱道本;;有机场效应晶体管的制备与性能研究[A];2005年纳米和表面科学与技术全国会议论文摘要集[C];2005年

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1 钱可栋;电子纸，，数码新生活的开始[N];电脑报;2004年

2 白杉;电子纸印刷业的革命[N];河北日报;2002年

3 张佩颖;环保电子纸将投入产业化运作[N];中国企业报;2007年

4 顾瑞珍;电子纸技术在我国正式投入产业化运作[N];中国质量报;2007年

5 刘志达;电子纸信息技术将投入产业化运作[N];光明日报;2007年

6 记者 陆敏;电子纸将在我国投入产业化运作[N];经济参考报;2007年

7 王湘宁;电子纸有望进入产业化运作[N];经济日报;2007年

8 刘树铎;电子纸成投资热门议题[N];中国经济时报;2007年

9 高小敏;温州商人要造“电子纸”[N];经理日报;2007年

10 ;电子纸尺寸再创记录[N];中国计算机报;2006年

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1 王健;电子纸的微室构建与性能研究[D];中国科学院研究生院（理化技术研究所）;2009年

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1 堵成蕾;低功耗电子货架标签系统的设计与实现[D];武汉纺织大学;2016年

2 王宇;基于拼接法的大幅面电子纸的设计与实现[D];西安电子科技大学;2013年

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8 鲁青;非接触CPU可视卡读写器系统的研究与应用[D];广东工业大学;2014年

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10 许竞平;基于EPD显示的电子货架标签系统设计[D];杭州电子科技大学;2014年

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本文编号：302966