无线传感器网络硬件平台的研究与实现

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ynsyxs
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
无线传感器网络融合了传感器技术、通信技术和数据处理技术;无线传感器网络因其巨大的应用前景而受到学术界和工业界越来越广泛的重视。本文首先对无线传感器网络进行了概述,介绍了国内外无线传感器网络的研究现状、无线传感器网络体系结构和特点等;无线传感器网络的技术标准IEEE802.15.4把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点,为LR-WPAN(low-ratewireless personal area network)网络制定了物理层和MAC子层协议;ZigBee技术建立在IEEE802.15.4标准之上,ZigBee联盟对网络层协议和API进行了标准化;在此基础上我们设计了基于CC2420射频芯片与ATmegal28单片机的无线传感器网络的硬件平台。在节点的硬件设计上重点阐述:ATmegal28L主要特点,管脚资源的使用,CC2420特性,工作模式,CC2420内部寄存器的构成,CC2420与处理器的接口,温度传感器DS1822和振动传感器ADXL202的特点和操作,节点的软件协议栈,Coordinator、RFD节点的软件协议栈的程序流程,以及软件协议栈中数据帧的结构的定义以及配置。利用设计讨论的硬件节点,基于ZigBee规范组建了线性多跳网络,深入讨论了在网络的运行过程中Coordinator、Router、End Device节点之间以及各个节点的应用层、网络层、媒体接入控制层之间消息的传送,对各种节点的主要程序进行了描述,针对网络的运行过程进行了讨论:节点短地址的分配、路由表及路由过程,最后截取了网络运行的结果进行分析。针对无线传感器网络后台管理:探讨了后台管理软件应提供的基本功能,重点论述了管理软件的模块化结构、串口通信过程中串口数据的处理、串口的初始化操作;就节点原始数据包数据进行可视化实现过程进行简要的概述,依据无线网络能量消耗模型和CC2420性能指标获取了网络运行过程中的能量消耗,在管理软件实现的可视化窗口的状态栏添加了显示网络能耗窗口,以此来实时获取网络运行中的能耗情况。以无线传感器网络单跳状态下的能量消耗模型为基础,进行分析推导得出等间距线性网络最优单跳距离与源节点和汇聚节点的距离无关,仅仅依赖于传输数据包的电路特性以及信道损耗;优化间距线性网络的优化间距,以此间距配置节点,网络运行过程中系统的能耗最低,并且能够均衡各个节点的能耗,从而避免了因某些节点能量消耗过多而过早死亡,从整体上延长了网络能耗。基于组建的线性多跳网络结合后台管理软件通过实验验证了上述结论的正确性。进而提出了一种低能耗的无线传感器网络节点的配置方案。
其他文献
作为一种全新的信息获取和处理技术,无线传感器网络在军事、环境检测、空间探索等许多领域得到了广泛应用。无线传感器网络的定位技术是进行目标识别与跟踪、网络路由、落区控
近年来嵌入式系统的应用领域在广度和深度上飞速发展,与传统的台式机环境下的开发不同,嵌入式系统是直接面向应用的软硬件结合的系统。应用的多样性使得硬件平台常常各不相同
随着电信产业的迅速发展,电信设备的复杂性和所提供的功能也在不断地增加和更新。如何管理和控制它们,使之能够稳定高效地运行就是一个很重要的问题。中兴通讯公司依照电信管
真实世界中广泛存在着各种十分重要的复杂系统,包括蛋白质作用网、基因调控网、Internet网络、万维网(WWW)、电力网络和交通网络等。这些网络的正常工作对于自然界和人类社会
随着计算机的广泛应用和互联网技术的迅猛发展,众多的信息检索系统被开发出来,方便用户获取其感兴趣的内容。数字化的信息资源一方面为人们的工作和生活带来了帮助,另一方面,
Mashup是一种新型的基于Web的数据集成应用程序,利用从外部数据源检索到的内容创建全新的创新式服务,组合多个数据源的内容,创造出增值的服务。Mashup具有第二代Web应用程序
信息技术是一个快速更新和迅猛发展的领域,新技术和新思想层出不穷,系统模式和系统架构日新月异,项目管理、软件工程和系统开发设计方法等也都不断地推陈出新。随着互联网的
科学计算可视化是当前计算机图形学研究的重要方向,它将大量抽象的数据或计算结果用图形或图像形象、直观地表示出来,应用领域十分广泛。医学图像三维可视化是可视化技术在医
地面站是小型无人机飞控系统的重要组成部分,研究小型无人机地面站软件的实现方案、设计开发技术及关键技术问题的解决方法,对设计开发满足工程应用需求的小型无人机飞控系统
大数据时代,人类在生产、生活中积累了大量的数据,但是真正有用的信息却相对较少,急需发展大数据挖掘技术。国家“互联网+”战略的推进,将更为广泛的积累数据,尤其是互联网上