基于ZigBee无线传感器网络节点的软件设计
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随着科学技术的发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)技术的出现,把网络通信技术、传感器技术以及信息处理技术融合到一起。无线传感器网络是要由大量的网络节点通过无线通信来自组织网络,可以实现数据采集的量化、处理融合及传输应用,在现代的信息技术中是一个崭新的领域,有非常广阔的发展前景。伴随着无线传感器网络的研究及应用,对其有了更高的要求。IEEE 802.15.4/ZigBee技术是一种高效且经济、低数据传输速率、频段工作在868/915MHz和2.4GHz的无线通信技术。ZigBee技术具有低功耗、低成本、通信距离短、数据传输可靠且通信安全等的特点,现在已经成为了国内和国外研究的热点。本论文就是基于ZigBee技术的无线传感器网络进行开发研究的。工作重点在于软件的编程部分,研究的内容如下:(1)重点剖析与了解IEEE802.15.4/ZigBee协议栈。对硬件进行选型,编写ZigBee节点间的无线通信的程序。(2)结合ZigBee协议栈的规范对ZigBee协议栈的MpZBee1.0-3.8来进行剖析,对协议栈MpZBee1.0-3.8进行跨硬件的平台移植,并进行调试。(3)开发应用程序,构建4个节点组成的星型、单路由、多节点的无线传感器的采集和监控网络,然后通过网络协调器的串口来进行控制及管理。(4)最后,通过无线传感器网络管理软件对开发的应用程序进行测试及演示。
摘要 | 第4-5页 |
ABSTRACT | 第5页 |
第一章 绪论 | 第8-13页 |
§1-1 引言 | 第8页 |
§1-2 无线传感器网络及ZigBee 技术概况 | 第8-11页 |
1-2-1 无线传感器网络的现状及前景 | 第8-9页 |
1-2-2 ZigBee 技术起源与发展 | 第9-10页 |
1-2-3 ZigBee 技术的特点 | 第10页 |
1-2-4 Zigbee 技术的应用 | 第10-11页 |
§1-3 本论文的主要研究内容 | 第11-13页 |
第二章 ZigBee 协议栈剖析 | 第13-24页 |
§2-1 Zigbee 协议栈概述 | 第13-15页 |
§2-2 Zigbee 技术的网络拓扑结构 | 第15-16页 |
§2-3 物理层(PHY) | 第16-18页 |
§2-4 MAC(介质接入控制子层)层 | 第18-19页 |
§2-5 网络层(NWK) | 第19-20页 |
§2-6 应用层(APL) | 第20-21页 |
§2-7 ZigBee 帧协议格式总结 | 第21-23页 |
§2-8 本章小结 | 第23-24页 |
第三章 ZigBee 无线传感器网络节点硬件的设计与实现 | 第24-35页 |
§3-1 ZigBee 网络节点设计的要求 | 第24-25页 |
§3-2 ZigBee 网络节点的硬件选型与设计 | 第25-31页 |
3-2-1 微处理器的选型 | 第25-26页 |
3-2-2 射频芯片的选型 | 第26-28页 |
3-2-3 硬件电路结构框图 | 第28-29页 |
3-2-4 微处理器与射频芯片的连接与控制 | 第29-31页 |
§3-3 ZigBee 网络节点的无线通信软件设计 | 第31-34页 |
3-3-1 选取编程软件及开发环境 | 第31页 |
3-3-2 两个节点间无线通信的程序设计 | 第31-33页 |
3-3-3 试验的结果分析 | 第33-34页 |
§3-4 本章小结 | 第34-35页 |
第四章 MpZBee 协议栈的解析与移植及应用程序设计 | 第35-62页 |
§4-1 MpZBee 协议栈的特性 | 第35页 |
§4-2 协议栈移植的可行性分析 | 第35-36页 |
§4-3 协议栈文件的解析 | 第36-37页 |
§4-4 协议栈程序的移植及调试 | 第37-47页 |
4-4-1 协议栈程序的移植 | 第37-46页 |
4-4-2 系统的调试 | 第46-47页 |
§4-5 应用程序的设计 | 第47-61页 |
4-5-1 数据采集及监控系统的特点 | 第47页 |
4-5-2 主程序框架 | 第47-48页 |
4-5-3 协调器程序的设计 | 第48-54页 |
4-5-4 终端设备的程序设计 | 第54-58页 |
4-5-5 接收和发送数据过程的解析 | 第58-61页 |
§4-6 本章小结 | 第61-62页 |
第五章 无线传感器网络数据管理软件系统 | 第62-69页 |
§5-1 软件介绍 | 第62页 |
§5-2 各功能的演示及说明 | 第62-68页 |
5-2-1 协调器串口数据帧的格式 | 第62-63页 |
5-2-2 网络组建过程的演示 | 第63-64页 |
5-2-3 数据通道的数据采集和监测 | 第64-65页 |
5-2-4 模拟通道的数据采集和监测 | 第65-66页 |
5-2-5 数据的连续采集与状态监测的演示 | 第66页 |
5-2-6 数据的存储及数据库的管理 | 第66-68页 |
§5-3 本章小结 | 第68-69页 |
第六章 结论与展望 | 第69-70页 |
§6-1 主要结论 | 第69页 |
§6-2 未来展望 | 第69-70页 |
参考文献 | 第70-72页 |
致谢 | 第72页 |
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