基于CY2420的WIA-PA协议栈的设计与实现

发布时间：2017-07-05 15:26

  本文关键词：基于CY2420的WIA-PA协议栈的设计与实现

  更多相关文章： CY2420 链路调度 信道切换 WIA-PA协议栈 工业无线技术

【摘要】：工业无线技术是新兴的面向工业和过程自动化应用的短距离无线通信技术,是当前工业控制领域的一个新的研究热点。WIA-PA(Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation,面向工业过程自动化的工业无线网络)标准是我国工业无线控制领域的国家标准,同时是经过国际电工委员会批准的国际标准。WIA-PA标准针对工业无线网络中的确定性调度和信道干扰等问题提出了自己的解决方案,但这些解决方案均需要以完整的协议栈软件作为支撑。同时,为推动WIA-PA标准的发展和应用,重庆邮电大学联合台湾达盛电子研制了工业无线核心芯片CY2420,该芯片对工业无线通信中的通信调度和信道跳频等关键技术提供了硬件支持,但需要软件的匹配支持才能发挥其技术优势。因此,有必要对CY2420的技术特征进行挖掘,设计实现具有CY2420功能特色的WIA-PA协议栈。本文的研究目标在于设计实现基于CY2420芯片的WIA-PA协议栈,并以此为基础,对协议栈中的链路调度方法和信道切换方法进行研究。本文的主要工作如下:1.针对WIA-PA标准的通信调度和信道跳频机制进行分析,并对CY2420在通信调度和信道跳频方面的技术特性进行研究。2.对WIA-PA协议栈进行总体设计和分层实现,重点提出一种基于CY2420的软硬件联合调度方法,建立了调度表功能模型和调度队列缓存模型,设计了对应的驱动机制,并在协议栈中对该链路调度方法的主要功能进行实现。3.对工业环境下的信道干扰问题进行研究,提出一种适用于WIA-PA设备的信道切换方法,该方法通过不同范围的信道状态评估机制对信道质量进行评估,并根据评估结果主动越过存在信道干扰的链路,以此实现对信道干扰的规避,并在协议栈中对该方法进行实现。4.构建测试网络,对设计实现的基于CY2420的WIA-PA协议栈进行测试验证,并对测试结果进行分析。测试结果表明,本文设计实现的基于CY2420的WIA-PA协议栈可以有效挖掘CY2420在通信调度和信道跳频方面的功能特性,改善了协议栈软件调度运行的可靠性和工业环境下WIA-PA设备的抗干扰能力,提高了工业环境下WIA-PA设备运行的稳定性,本文的研究工作对推动WIA-PA网络的实际应用具有较高的参考价值。
【关键词】：CY2420 链路调度 信道切换 WIA-PA协议栈 工业无线技术
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 注释表10-12
• 第1章 引言12-18
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.2.3 存在的问题15-16
• 1.3 论文主要工作16-17
• 1.4 论文组织结构17-18
• 第2章 WIA-PA标准概述与CY2420关键技术分析18-32
• 2.1 WIA-PA标准概述18-28
• 2.1.1 WIA-PA标准框架18-21
• 2.1.2 WIA-PA通信调度机制21-26
• 2.1.3 WIA-PA信道跳频机制26-28
• 2.2 CY2420关键技术分析28-31
• 2.2.1 CY2420功能架构28-29
• 2.2.2 CY2420通信调度技术29-31
• 2.2.3 CY2420信道跳频技术31
• 2.3 本章小结31-32
• 第3章 WIA-PA协议栈的设计与实现32-58
• 3.1 WIA-PA协议栈总体设计32-33
• 3.1.1 WIA-PA协议栈框架设计32-33
• 3.1.2 基于CY2420的功能设计33
• 3.2 WIA-PA协议栈分层实现33-43
• 3.2.1 应用层状态机的实现34-37
• 3.2.2 网络层状态机的实现37-40
• 3.2.3 数据链路层状态机的实现40-43
• 3.3 链路调度方法的设计与实现43-57
• 3.3.1 链路调度方法的需求分析43-44
• 3.3.2 链路调度方法的总体设计44-45
• 3.3.3 链路调度方法的模型设计45-49
• 3.3.4 链路调度方法的功能实现49-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第4章 信道切换方法的设计与实现58-76
• 4.1 信道切换方法的需求分析58-59
• 4.2 信道切换方法的设计59-71
• 4.2.1 基于链路规避的信道选择方法的设计59-61
• 4.2.2 信道状态评估方法设计61-66
• 4.2.3 信道计算方法设计66-67
• 4.2.4 平滑处理方法设计67
• 4.2.5 信道信息汇报机制设计67-68
• 4.2.6 表属性与帧格式设计68-71
• 4.3 信道切换方法的实现71-75
• 4.3.1 信道切换方法在协议栈中的实现框架71-72
• 4.3.2 基于链路规避的信道选择方法的实现72-73
• 4.3.3 单点级信道评估方法的实现73-74
• 4.3.4 子网级信道评估方法的实现74
• 4.3.5 全网级信道评估方法的实现74-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第5章 测试与结果分析76-100
• 5.1 测试平台构建与软硬件组成76-78
• 5.1.1 测试平台构建76-77
• 5.1.2 测试平台的硬件组成77-78
• 5.1.3 测试平台的软件组成78
• 5.2 CY2420基础功能测试验证78-86
• 5.2.1 CY2420调度表功能测试78-82
• 5.2.2 CY2420跳信道功能测试82-86
• 5.3 WIA-PA链路调度方法的测试验证86-92
• 5.3.1 WIA-PA链路调度功能测试86-90
• 5.3.2 WIA-PA链路调度性能测试90-92
• 5.4 WIA-PA信道切换方法的测试验证92-97
• 5.4.1 WIA-PA信道切换功能测试92-95
• 5.4.2 WIA-PA信道切换性能测试95-97
• 5.5 WIA-PA工业应用测试案例97-99
• 5.6 本章小结99-100
• 第6章 结束语100-102
• 6.1 主要工作与创新点100
• 6.2 后续研究工作100-102
• 参考文献102-106
• 致谢106-107
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果107-108

【参考文献】

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本文编号：522561