基于嵌入式的BACnet/ZigBee互联网络的设计与实现
发布时间：2022-12-18 14:45
BACnet协议定义了一个开放的楼宇自控系统结构,是唯一的楼宇自控通信协议标准,具有开放性、实用性、且易于与其它网络集成的特点,广泛应用于楼宇自控领域。然而,BACnet作为有线通信网络,其布线费用高、灵活性差等不足阻碍楼宇自控系统的升级和扩展。本文分析和研究BACnet通信网络和无线通信网络技术,确定设计和实现基于嵌入式的BACnet/ZigBee互联网络,解决BACnet有线网络不足问题。本文分析比较三种BACnet网络的扩展机制,确定从BACnet协议体系结构方面扩展BACnet网络,将ZigBee应用系统加入到现有的BACnet系统架构中,即扩展数据链路层和物理层。通过在Banat协议栈和ZigBee协议栈之间引入虚拟数据链路层,为两种网络的数据通信提供一个协议接口。该设计方案的实现使用了隧道技术。本文深入研究MS/TP网络状态机制,结合CRC循环冗余检测,提出一种差错重传机制,通过在主站点状态机中加入差错重传状态的转换,保证数据帧的正确发送、接收,提高网络的服务质量;针对静态带宽分配算法浪费带宽等不足,提出一种新的动态带宽分配算法,通过最大发送数据帧个数的实时变化改变带宽分配...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要工作
1.4 本文结构安排
第二章 协议相关理论
2.1 BACnet协议
2.1.1 BACnet标准概述
2.1.2 BACnet协议体系结构
2.1.3 BACnet协议栈和数据流
2.1.4 BACnet扩展机制
2.2 ZigBee协议
2.2.1 ZigBee简介
2.2.2 ZigBee网络拓扑结构
2.2.3 ZigBee协议标准
2.3 BACnet网络与ZigBee网络的互联
2.4 本章小结
第三章 MS/TP协议及算法优化
3.1 MS/TP协议
3.1.1 MS/TP协议概述
3.1.2 物理层模型
3.1.3 MS/TP帧
3.2 MAC算法及帧发送算法
3.2.1 令牌产生算法
3.2.2 令牌传递算法
3.2.3 新站点插入算法
3.2.4 多令牌检测算法
3.3 状态机
3.3.1 接收帧状态机
3.3.2 主站点发送帧状态机
3.3.3 从站点发送帧状态机
3.4 差错重传机制
3.5 动态带宽分配算法
3.5.1 MS/TP网络实时性
3.5.2 动态带宽分配算法的定义
3.5.3 动态带宽分配算法的描述
3.6 实验仿真和性能分析
3.6.1 仿真模型
3.6.2 实验仿真结果
3.6.3 实验仿真结果分析
3.7 本章小结
第四章 系统设计与实现
4.1 硬件设计
4.1.1 微控制器
4.1.2 ZigBee模块
4.1.3 电源模块
4.1.4 RS232通讯电路
4.1.5 RS485通讯电路
4.2 软件设计
4.2.1 BACnet协议栈
4.2.2 MS/TP协议
4.2.3 ZigBee协议栈
4.2.4 BACnet与ZigBee互联
4.3 本章小结
第五章 系统测试
5.1 测试环境
5.2 测试结果与分析
5.2.1 ZigBee组网测试
5.2.2 BACnet/MSTP标准测试
5.2.3 组网测试
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MS/TP总线网络延迟性能分析与仿真[J]. 邱展辉,付东翔,王亚刚. 测控技术. 2014(02)
[2]基于STM32F107车道控制器系统设计[J]. 盛国良. 电子制作. 2013(19)
[3]基于ZigBee的医疗监护系统的设计与研究[J]. 朱亮,王绪国,庾嘉平,毛欢欢. 微型机与应用. 2013(19)
[4]ZigBee联盟标准化及其测试认证[J]. 郭楠,梁勇. 信息技术与标准化. 2013(05)
[5]基于BACnet协议的照明控制系统设计[J]. 于茂春. 延边大学学报(自然科学版). 2013(01)
[6]BACnet/ZigBee协议转换器的研究与实现[J]. 魏峰,付东翔,王亚刚. 自动化仪表. 2012(09)
[7]BACnet在楼宇自动化中的应用[J]. 杨继东,王巍,苗淼. 科技广场. 2012(07)
[8]ZigBee结合GPRS的无线自组网的数据传输系统[J]. 耿鹏,戴欢,何磊,顾晓峰. 自动化仪表. 2012(07)
[9]基于BACnet/ZigBee的无线智能温度传感器[J]. 李春旺,吴义民,田沛哲,陈福祥. 河南师范大学学报(自然科学版). 2012(02)
[10]CAN总线通信过程的Stateflow建模与仿真[J]. 郝佳,吴杰长,郭朝有. 计算机与数字工程. 2011(09)
硕士论文
[1]智能建筑中BACnetMS/TP控制模块研究与实现[D]. 冷正龙.哈尔滨工业大学 2012
[2]基于BACnet协议的OPC服务器设计与实现[D]. 李春洋.武汉理工大学 2010
[3]基于ZigBee的无线IP网关技术研究[D]. 杨彦辉.北京邮电大学 2010
[4]基于BACnet协议的现场网络监控系统研究与设计[D]. 廖方诚.武汉理工大学 2009
[5]基于BACnet的智能家居系统无线网关研究与设计[D]. 汪东生.武汉理工大学 2008
[6]基于嵌入式技术的BACnet-MS/TP协议研究与设计[D]. 任平.武汉理工大学 2008
[7]基于ZigBee温室大棚监控系统的应用研究[D]. 张晓峻.哈尔滨工程大学 2007
[8]基于MS/TP和以太网的BACnet服务性能仿真与评估[D]. 乔融.重庆大学 2007
[9]BACnet标准的研究与实现[D]. 胡云鹏.华中科技大学 2005
本文编号：3722240
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要工作
1.4 本文结构安排
第二章 协议相关理论
2.1 BACnet协议
2.1.1 BACnet标准概述
2.1.2 BACnet协议体系结构
2.1.3 BACnet协议栈和数据流
2.1.4 BACnet扩展机制
2.2 ZigBee协议
2.2.1 ZigBee简介
2.2.2 ZigBee网络拓扑结构
2.2.3 ZigBee协议标准
2.3 BACnet网络与ZigBee网络的互联
2.4 本章小结
第三章 MS/TP协议及算法优化
3.1 MS/TP协议
3.1.1 MS/TP协议概述
3.1.2 物理层模型
3.1.3 MS/TP帧
3.2 MAC算法及帧发送算法
3.2.1 令牌产生算法
3.2.2 令牌传递算法
3.2.3 新站点插入算法
3.2.4 多令牌检测算法
3.3 状态机
3.3.1 接收帧状态机
3.3.2 主站点发送帧状态机
3.3.3 从站点发送帧状态机
3.4 差错重传机制
3.5 动态带宽分配算法
3.5.1 MS/TP网络实时性
3.5.2 动态带宽分配算法的定义
3.5.3 动态带宽分配算法的描述
3.6 实验仿真和性能分析
3.6.1 仿真模型
3.6.2 实验仿真结果
3.6.3 实验仿真结果分析
3.7 本章小结
第四章 系统设计与实现
4.1 硬件设计
4.1.1 微控制器
4.1.2 ZigBee模块
4.1.3 电源模块
4.1.4 RS232通讯电路
4.1.5 RS485通讯电路
4.2 软件设计
4.2.1 BACnet协议栈
4.2.2 MS/TP协议
4.2.3 ZigBee协议栈
4.2.4 BACnet与ZigBee互联
4.3 本章小结
第五章 系统测试
5.1 测试环境
5.2 测试结果与分析
5.2.1 ZigBee组网测试
5.2.2 BACnet/MSTP标准测试
5.2.3 组网测试
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MS/TP总线网络延迟性能分析与仿真[J]. 邱展辉,付东翔,王亚刚. 测控技术. 2014(02)
[2]基于STM32F107车道控制器系统设计[J]. 盛国良. 电子制作. 2013(19)
[3]基于ZigBee的医疗监护系统的设计与研究[J]. 朱亮,王绪国,庾嘉平,毛欢欢. 微型机与应用. 2013(19)
[4]ZigBee联盟标准化及其测试认证[J]. 郭楠,梁勇. 信息技术与标准化. 2013(05)
[5]基于BACnet协议的照明控制系统设计[J]. 于茂春. 延边大学学报(自然科学版). 2013(01)
[6]BACnet/ZigBee协议转换器的研究与实现[J]. 魏峰,付东翔,王亚刚. 自动化仪表. 2012(09)
[7]BACnet在楼宇自动化中的应用[J]. 杨继东,王巍,苗淼. 科技广场. 2012(07)
[8]ZigBee结合GPRS的无线自组网的数据传输系统[J]. 耿鹏,戴欢,何磊,顾晓峰. 自动化仪表. 2012(07)
[9]基于BACnet/ZigBee的无线智能温度传感器[J]. 李春旺,吴义民,田沛哲,陈福祥. 河南师范大学学报(自然科学版). 2012(02)
[10]CAN总线通信过程的Stateflow建模与仿真[J]. 郝佳,吴杰长,郭朝有. 计算机与数字工程. 2011(09)
硕士论文
[1]智能建筑中BACnetMS/TP控制模块研究与实现[D]. 冷正龙.哈尔滨工业大学 2012
[2]基于BACnet协议的OPC服务器设计与实现[D]. 李春洋.武汉理工大学 2010
[3]基于ZigBee的无线IP网关技术研究[D]. 杨彦辉.北京邮电大学 2010
[4]基于BACnet协议的现场网络监控系统研究与设计[D]. 廖方诚.武汉理工大学 2009
[5]基于BACnet的智能家居系统无线网关研究与设计[D]. 汪东生.武汉理工大学 2008
[6]基于嵌入式技术的BACnet-MS/TP协议研究与设计[D]. 任平.武汉理工大学 2008
[7]基于ZigBee温室大棚监控系统的应用研究[D]. 张晓峻.哈尔滨工程大学 2007
[8]基于MS/TP和以太网的BACnet服务性能仿真与评估[D]. 乔融.重庆大学 2007
[9]BACnet标准的研究与实现[D]. 胡云鹏.华中科技大学 2005
本文编号：3722240
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3722240.html
