无线射频与电力线载波相结合的应用开发方法研究

发布时间：2017-04-20 17:06

  本文关键词：无线射频与电力线载波相结合的应用开发方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线射频(RF)及电力线载波(PLC)均是物联网终端设备中重要通信技术手段,广泛地应用于工业控制、环境监测及电力抄表等领域。无线射频以电磁波为媒介进行数据传输,电力线载波以现有的电力线为载体进行数据传输。两种技术各有其技术特点及应用场景,但在某些应用场合,需要两种传输方式的切换,以满足实际应用需求。近年来,这方面研究工作,已经引起业界重视,正处于初步研究阶段。本文设计了一种无线射频通信与电力线载波通信转换网关(RF-PLC),以实现无线射频与电力线载波的互联。主要工作内容如下:(1)提出了RF-PLC的总体设计方案。该方案的主控系统由苏州大学飞思卡尔嵌入式实验室设计的KW01模块、自主设计的PL3300H模块以及扩展板组成。KW01是飞思卡尔公司于2013年推出的无线射频芯片。PL3300H是北京福星晓程公司在2014年研制的一款电力线载波通信芯片。(2)给出RF-PLC的硬件设计,基于硬件构件化设计原则完成了PL3300H模块的硬件最小系统及载波输入输出电路的设计和RF-PLC扩展板的设计,并给出了基本的硬件测试方法。(3)在硬件设计的基础之上,给出了RF-PLC的软件设计。整个软件采用分层结构并遵循软件构件化设计原则进行设计,包括KW01与PL3300H的初始化软件、通信接口的软件,并给出了RF-PLC的通信协议以及路由协议的设计。结合智能路灯和水质监测系统的初步应用,测试并说明本文所设计的RF-PLC在数据传输方面性能稳定,能基本满足实际应用的需求,成功实现了无线射频与电力线载波的结合,为通信模式提供了一种新的方案。
【关键词】：无线射频 电力线载波 网关 RF-PLC
【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】：TP391.44;TN913.6
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 发展历程及研究现状11-12
• 1.3 相关技术的概述12-14
• 1.3.1 无线射频通信技术12-13
• 1.3.2 低压电力线载波13
• 1.3.3 飞思卡尔Sub-1G无线通信解决方案13-14
• 1.4 课题的提出14-15
• 1.5 课题研究内容15-16
• 1.6 论文结构安排16-17
• 第2章 总体设计17-26
• 2.1 总体设计17-23
• 2.1.1 RF-PLC的性能需求18
• 2.1.2 芯片选型18-21
• 2.1.3 总体设计框架21-23
• 2.2 基本设计思路23-24
• 2.2.1 软硬件协同设计方法23
• 2.2.2 构件化设计方法23-24
• 2.3 本章小结24-26
• 第3章 RF-PLC硬件设计26-40
• 3.1 硬件功能需求26
• 3.2 硬件总体设计26-27
• 3.3 KW01模块对外接27-28
• 3.4 PL3300H构件化硬件设计28-33
• 3.4.1 PL3300H硬件最小系统28-30
• 3.4.2 小灯构件30-31
• 3.4.3 PLC输入输出滤波电路31-32
• 3.4.4 PL3300H模块对外接32-33
• 3.5 RF-PLC扩展板设计33-34
• 3.6 硬件测试34-38
• 3.7 本章小结38-40
• 第4章 RF-PLC软件设计40-54
• 4.1 软件框架结构40-41
• 4.2 底层软件构件41-45
• 4.2.1 KW01系统初始化41
• 4.2.2 PL3300H系统初始化41-42
• 4.2.3 GPIO软件构件42
• 4.2.4 UART软件构件42
• 4.2.5 RF软件构件42-43
• 4.2.6 PLC软件构件43-45
• 4.3 高层软件构件45
• 4.4 协议层45-51
• 4.4.1 通信协议的分层模型45-49
• 4.4.2 递增路由协议49
• 4.4.3 节点组网测试49-50
• 4.4.4 节点测试软件的设计50-51
• 4.5 应用层51
• 4.6 RF-PLC软件执行流程51-53
• 4.7 本章小结53-54
• 第5章 应用实例54-62
• 5.1 智能路灯的初步应用54-58
• 5.1.1 系统总体设计方案54-55
• 5.1.2 单灯控制器扩展板硬件分析55-57
• 5.1.3 单灯控制器软件设计57-58
• 5.1.4 PC方监控软件设计58
• 5.2 水质监测的初步应用58-61
• 5.2.1 系统总体设计方案59
• 5.2.2 传感器节点59-60
• 5.2.3 传感器节点的软件设计60
• 5.2.4 PC方监控软件设计60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第6章 总结与展望62-64
• 6.1 全文总结62-63
• 6.2 课题展望63-64
• 参考文献64-68
• 公开发表的论文及研究成果68-69
• 附录A PL3300H电力线载波芯片的最小系统原理图69-70
• 附录B RF-PLC的实物图70-71
• 致谢71-72

【参考文献】

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本文编号：319115