文物环境监控系统通信网关的设计与开发

发布时间：2017-12-21 21:10

  本文关键词：文物环境监控系统通信网关的设计与开发　出处：《北京交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：我国具有悠久的历史和无数珍贵的文物,这些文物是中华民族历史和文化的象征与缩影,因此利用现代科学技术进行文物保护具有重大意义。文物监控作为文物保护过程中不可或缺的环节具有实时性和长期性,但在监控过程中人工巡检效率低,有线传感器监测布线困难,成本高。而ZigBee无线传感器网络具有低成本、低功耗、自组网、近距离等特点,在文物环境监控方面有很大优势。同时,以太网技术可以将数据远距离传输。因此,设计一种通信网关实现ZigBee无线网络与以太网间的通信具有重要意义。本文研究了文物环境监控系统整体框架,设计出一种基于嵌入式系统的ZigBee转以太网的通信网关,主要工作内容如下:通过参与编写《文物保存环境监测系统网络通信应用要求》,设计了环境监控系统网络通信协议,将通信过程分为四种模式,设计了报文结构及相关命令,并针对四种通信模式的工作情况设计了网关通信状态机。对ZigBee转以太网网关进行了硬件设计。网关以飞思卡尔公司的i.MX287处理器为核心,并结合基于CC2530的ZigBee通信模块和以太网物理层芯片LAN8720A,实现了 ZigBee网络与以太网的结合。还设计了供电模块、RS-232串口模块等外围电路,用于网关调试及使用。编写网关程序并进行了调试,主要包括ZigBee通信和以太网通信两方面内容。设计了网关内部ZigBee模块与嵌入式系统之间的通信报文格式,实现了 ZigBee模块向嵌入式系统传输数据以及嵌入式系统向ZigBee节点下发命令的通信功能。网关传输层使用UDP协议;应用层依据环境监控系统网络通信协议,封装网关数据报文,实现了不同通信模式下的通信命令,并设计出具有重传机制的发送函数,根据通信命令自动选择通信状态机并完成通信过程。最后,对通信网关进行了通信协议一致性测试,经验证,网关设计与应用要求相符。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN915.05

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本文编号：1317169