基于MQX_Lite的WSCN节点远程代码更新系统的研究与设计

发布时间：2017-07-27 04:10

  本文关键词：基于MQX_Lite的WSCN节点远程代码更新系统的研究与设计

  更多相关文章： WSCN 远程代码更新 MQX_Lite Sub-1G 通信协议

【摘要】：WSCN节点是无线传感器控制网络中用于实现终端数据采集、通信以及控制目标对象的关键性嵌入式部件。随着物联网的快速发展,WSCN节点程序的在线维护与功能升级已经成为无线传感器网络应用研究的热点之一。传统的人工现场更新方案已无法满足节点数量众多、分布广、环境条件复杂情况的需求,因此研究设计远程无线代码更新具有极高的应用价值和现实意义。本文选取恩智浦半导体公司KW01无线射频芯片和K64芯片作为硬件对象,采用MQX_Lite RTOS将复杂程序功能进行多任务划分,设计了一套基于物联网三层体系结构的远程代码更新系统,针对远程代码更新中数据传输粒度划分、丢帧重传、断点续传和多点分发等关键问题进行了重点研究,主要工作内容如下:(1)科学分析了数据传输粒度对传输速率、单帧数据载荷、误码率以及数据完整性的影响,提出了一种数据传输粒度划分的选择方法。(2)通过对传输过程中数据帧丢失场景的研究,设计了基于数据帧状态的数据帧位表,提出了一种基于多次握手丢帧重传的可靠传输代码更新机制,确保了代码更新的完成性;针对代码更新过程中的由于断网、断电等传输中断引起的数据丢失问题,设计了一种基于文件版本号和传输状态判别的断点续传机制,提升了代码更新速度。(3)针对多节点代码批量更新的应用场景,设计了记录多节点数据帧更新状态的节点更新状态帧位表,提出了广播-P2P和多轮循环广播两种应用于不同场景的多点代码批量分发机制。(4)基于以上研究,本文设计了WSCN节点远程代码更新系统。完成了芯片存储映像解析、FLASH区划分、链接文件设计、中断向量表重定位以及更新引导程序等设计;为网关与节点间通信设计了WCUCP通信协议;为服务器与网关间通信设计了RCUCP通信协议。(5)对该系统进行了评估和测试,验证了系统可行性和可靠性,并将其应用于LED显示屏控制系统中,实现LED显示屏控制板程序代码的远程更新,与人工现场更新相比,显著地提高了更新的效率,简化了更新的工作量。本文的主要贡献在于对远程更新中的关键问题进行了深入研究,并给出了解决办法,同时详细设计了一套通用、可靠的基于WSCN节点的远程更新原型系统,为以后同类型系统的开发提供了参考。
【关键词】：WSCN 远程代码更新 MQX_Lite Sub-1G 通信协议
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题背景10-13
• 1.1.1 MQX_Lite RTOS概述10-11
• 1.1.2 WSCN节点概述11
• 1.1.3 嵌入式软件更新技术11-13
• 1.2 课题研究现状13-14
• 1.3 课题研究内容、意义及关键问题14-16
• 1.3.1 课题研究具体内容14-15
• 1.3.2 课题研究意义15
• 1.3.3 课题解决的关键问题15-16
• 1.4 论文结构16-17
• 第二章 总体设计17-23
• 2.1 远程代码更新系统的体系结构17-19
• 2.1.1 物联网系统结构17-18
• 2.1.2 远程更新系统结构18-19
• 2.2 WSCN节点功能及设计概要19-20
• 2.3 网关功能及设计概要20-21
• 2.4 服务器端软件功能及设计概要21
• 2.5 本章小结21-23
• 第三章 WSCN节点代码更新机制设计23-41
• 3.1 WSCN节点代码更新机制架构23
• 3.2 WSCN节点设计23-30
• 3.2.1 硬件选型24
• 3.2.2 存储映像解析及划分24-25
• 3.2.3 链接文件内存分配25-26
• 3.2.4 中断向量表重定位26-27
• 3.2.5 更新引导程序的实现27-30
• 3.3 路由节点设计30-34
• 3.3.1 程序功能多任务划分30
• 3.3.2 通信流程解析30-31
• 3.3.3 WCUCP通信协议设计31-33
• 3.3.4 传输粒度划分33-34
• 3.4 PC机软件设计34-36
• 3.4.1 机器码解析34-36
• 3.4.2 机器码有效数据提取36
• 3.5 数据帧状态存储及丢帧重传36-39
• 3.5.1 帧状态存储结构36-37
• 3.5.2 丢帧重传机制37-39
• 3.6 评估和测试39-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第四章 WSCN节点远程代码更新系统设计41-61
• 4.1 远程代码更新过程41-42
• 4.2 RCUCP远程代码更新协议设计42-43
• 4.2.1 RCUCP编址机制42-43
• 4.2.2 RCUCP数据帧格式43
• 4.3 断点续传、多点更新及防冲突43-46
• 4.3.1 断点续传方法44
• 4.3.2 多点更新分发机制44-45
• 4.3.3 防冲突机制45-46
• 4.4 网关的软硬件设计46-55
• 4.4.1 硬件选型及设计46-51
• 4.4.2 GPRS模块程序设计51-52
• 4.4.3 主控程序设计52-55
• 4.5 服务器端软件设计55-59
• 4.5.1 管理软件设计55-56
• 4.5.2 通信软件设计56-59
• 4.6 系统测试59-60
• 4.7 本章小结60-61
• 第五章 应用实例61-65
• 5.1 LED显示屏控制系统61-62
• 5.2 基于LED系统的无线更新62-63
• 5.3 LED系统的远程更新设计63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 总结和展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 附录A KW01模块和扩展模块硬件实物图71-72
• 附录A.1 KW01模块硬件实物图71
• 附录A.2 扩展模块硬件实物图71-72
• 附录B 网关硬件实物图72-73
• 附录C K64最小系统原理图73-74
• 公开发表的学术论文及研究成果74-75
• 致谢75-76

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本文编号：579725