基于蓝牙4.0的无线传感器通用接口研究与实现
本文关键词:基于蓝牙4.0的无线传感器通用接口研究与实现 出处:《东华大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:物联网(Internet of Things,Io T)是信息领域里一次重大的发展和变革机遇。物联网的应用为社会发展做出了极大贡献,是各个产业向现代化转变的重要契机。随着传感器技术、通信技术与云计算的快速发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)在军事应用、农业生产、医疗检测、智慧城市等领域有着十分广阔的应用前景。WSN的快速发展,对位于感知层的传感器的开放性和互操作性提出了越来越高的要求。目前,WSN中的传感器没有统一接口,输出信号的类型多样,数据格式与交互协议不尽相同,导致了来自不同厂商的传感器互不兼容,系统扩展与维护十分困难。因此,对WSN中传感器的接口进行统一的标准化设计具有十分重要的意义。本文主要就WSN节点的传感器信号处理、数据传输两方面展开讨论,提出了一种基于低功耗蓝牙技术设计无线传感器通用接口(Universal Sensor Interface,USI)的方案,该方案可实现传感器即插即用、环境信息采集、数据无线传输与显示功能,主要研究内容如下:(1)提出基于蓝牙4.0的接口设计方案。结合物联网与WSN快速发展的时代背景,分析国内外在USI方面的研究现状、存在的问题;分析USI设计的关键问题,包括信号接口标准化、供电方式设计、传输技术选择;对比分析3种常见的无线传输技术Zig Bee、Wi-Fi、Bluetooth之后,提出基于蓝牙4.0的接口设计方案。(2)基于n RF51822 EK的接口硬件设计。采用模块化的方式,分别设计电流、电压、开关量与串口信号处理的电路,后续可做进一步的功能扩展,增加I2C、SPI、USB等电路。(3)根据本文提出的接口设计方案,编写软件实现通用接口与Android手机之间的无线通信。设计通用接口与Android手机之间的通信协议;使用C语言编写接口底层代码,Java与XML语言开发Android手机侧应用程序,完成交互界面、采样通道选择、接口参数设定等功能,并对B-USI进行测试。针对论文的研究内容,探讨了课题中可优化的方面,包括接口电路的功能扩展、网络拓扑结构优化与协议的升级、传感器数据的云计算分析,并就此得出下一步的研究方向。
[Abstract]:The Internet of things (Internet of Things, Io T) in the field of information is a major change and development opportunities. The application of the Internet of things and made great contribution to the social development, is an important opportunity for various industries to modern transformation. With the development of sensor technology, communication technology and the rapid development of cloud computing, wireless sensor network (Wireless Sensor Network, WSN) in military applications, agricultural production, medical testing, smart city and other areas with the rapid development of.WSN application is very broad, openness and interoperability is put forward higher requirements on the sensor is located in the sensing layer. At present, the sensor in the WSN does not have a unified interface, output type signal diversity, data format and communication protocol are not the same, leads to the sensor from different manufacturers are not compatible, system expansion and maintenance is difficult. Therefore, the WSN sensor interface Has a very important significance of standardized design. In this paper, a unified sensor signal processing of WSN nodes, discuss the two aspects of data transmission, this paper puts forward a design of low power wireless sensor interface based on Bluetooth Technology (Universal Sensor Interface, USI) scheme, the scheme can realize the sensor plug, environmental information data acquisition, wireless transmission and display function, the main research contents are as follows: (1) the interface design of Bluetooth Based on 4. With the rapid development of networking and WSN background, analysis of the research status at home and abroad USI, existing problems; analysis of the key problems in USI design, including signal standard interface, power supply design, selection of transmission technology; after the comparative analysis of 3 kinds of common wireless technology Zig Bee, Wi-Fi, Bluetooth, the interface design based on Bluetooth 4. (2) based on N R The hardware design of interface F51822 EK. Modular way, design current, voltage, switch and serial signal processing circuit, the follow-up to do further extensions, increase I2C, SPI, USB etc. (3) according to the interface circuit. This paper presents a design scheme of wireless communication between the interface and preparation of Android mobile phone the software design of communication protocol between Android and mobile phone interface; interface code written using C language, Java language and XML development of Android mobile phone side application program, complete interface, sampling channel selection, parameter setting interface and other functions, and test the B-USI. According to the research contents of this paper, discusses the optimization the subject, including the interface circuit function expansion, topology optimization and network upgrade, the calculation and analysis of sensor data in the cloud, and get the next research direction.
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212.9;TN92
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,本文编号:1371695
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