基于无线Mesh网络的数据采集控制系统设计与实现

发布时间：2017-05-09 06:14

  本文关键词：基于无线Mesh网络的数据采集控制系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线网络技术的发展,无线Mesh网络已经越来越受到重视,已成为未来新型网络技术重点研究内容。传统的无线局域网(WLAN)覆盖范围小,只能形成局部网络,部署和安装比较复杂,造成成本高,同时在网络中存在盲区,健壮性差。而无线Mesh网络采用多跳网络方式进行数据传输,在网络中节点可以进行自组织、自维护,具有覆盖范围广、部署和安装快速、容量大、结构灵活、成本较低、带宽高等特点。因此,将无线Mesh网络作为本文网络技术的重点研究方向。本文结合嵌入式技术和无线网络技术设计了基于无线Mesh网络的数据采集控制系统。该系统可以采集农业现场的数据信息和控制农业某些设备的状态,选择无线Mesh网络作为网络传输媒介。系统主要分为数据采集控制终端和主控网络模块两部分,它们之间采用SPI总线技术进行交互通信。采用多路采集和控制接口设计数据采集控制终端中的模拟信号采集模块、数字信号采集模块、数字信号输出模块,为了避免引入农业现场干扰信号破坏系统电路,每个模块都采用光耦隔离技术进行电气隔离。同时,主控网络模块中运行Linux操作系统,在其上面移植了SPI驱动、USB网卡驱动和AODV路由协议,实现了无线Mesh网络。系统经过测试,模拟输入模块采集电流的精度在±5%之内,数字信号采集模块和数字信号输出模块准确率均达到98%以上,搭建的无线Mesh网络的传输速率降低、延时增加,但误码率降低、健壮性增强,网络中盲区减少。本文结合了无线Mesh网络技术和嵌入式软硬件技术,同时又克服了传统WLAN网络的弊端。实现了一套完整数据采集与控制系统,将对以后农业采集控制系统发展具有巨大的推动作用。
【关键词】：无线Mesh网络 嵌入式系统 数据采集控制 AODV路由协议
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP274.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 数据采集与控制系统发展现状11-13
• 1.2.2 无线Mesh网络技术发展现状13-16
• 1.3 主要研究内容和意义16-18
• 第2章 无线Mesh网络与路由协议18-27
• 2.1 无线Mesh网络的结构18-21
• 2.2 无线Mesh网络路由协议简介21-25
• 2.2.1 先验式路由协议22-23
• 2.2.2 反应式路由协议23-24
• 2.2.3 混合式路由协议24-25
• 2.2.4 无线Mesh网络路由协议的比较25
• 2.3 本章小结25-27
• 第3章 数据采集与控制系统的硬件和软件设计27-43
• 3.1 系统的整体架构27-28
• 3.2 系统的硬件设计28-36
• 3.2.1 STM32最小系统设计28-29
• 3.2.2 模拟信号采集电路设计29-31
• 3.2.3 数字信号输入电路设计31-32
• 3.2.4 数字信号输出电路设计32-34
• 3.2.5 接口电路和测试电路设计34-35
• 3.2.6 数据采集控制终端的PCB图35-36
• 3.3 系统的软件设计36-42
• 3.3.1 终端软件总体设计36-37
• 3.3.2 看门狗的配置37-38
• 3.3.3 SPI任务主程序38-39
• 3.3.4 Ain任务主程序39-40
• 3.3.5 主从机通讯协议40-41
• 3.3.6 主控网络模块软件设计41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 无线Mesh网络平台的设计43-51
• 4.1 硬件平台简介43-44
• 4.2 软件平台的构建44-49
• 4.2.1 交叉开发环境的搭建44
• 4.2.2 内核配置和编译44-46
• 4.2.3 USB驱动移植46-49
• 4.3 路由协议的移植49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 系统测试51-58
• 5.1 无线Mesh网络测试51-54
• 5.1.1 单跳网络节点测试51-53
• 5.1.2 多跳网络节点测试53-54
• 5.2 数据采集与控制系统测试54-57
• 5.2.1 模拟信号采集测试54-55
• 5.2.2 数字信号输入和输出测试55-57
• 5.3 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 冯继超;面向二十一世纪的嵌入式系统及发展方向[J];工业控制计算机;2001年05期

2 杨峰;黄俊;罗小华;;无线Mesh网络综述[J];数据通信;2009年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 何朝;基于ZigBee技术的智能家居数据采集控制系统[D];太原理工大学;2011年

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本文编号：351985