隨著信息技術的發(fā)展,人們的生活水平不斷提高。然而,由于社會工業(yè)化而引發(fā)的環(huán)境問題也日益突出。在傳統(tǒng)建筑中,室外環(huán)境惡劣直接導致室內環(huán)境質量變差,而室內環(huán)境質量長期不佳將給居民的身心健康帶來嚴重的影響。雖然在20世紀80年代初,美國就已經提出智能家居的概念,但直到最近幾年,隨著傳感技術、通信技術、嵌入式技術等物聯(lián)網技術的發(fā)展,才逐漸出現(xiàn)適用于普通家庭的智能家居系統(tǒng)。但不同廠商的軟件系統(tǒng)與硬件設備之間往往存在兼容性問題,并且變送器設備的數據格式和處理過程也沒有統(tǒng)一的標準,環(huán)境信息的采集能力也比較薄弱。針對這些問題,本文從硬件設計方案、變送器標準和物聯(lián)網通信協(xié)議三方面進行研究,基于Xilinx公司的ZYNQ系列FPGA開發(fā)平臺,根據IEEE 1451.2標準,設計了一套可用于監(jiān)測和控制溫度、濕度、光照強度、PM2.5等多種環(huán)境參量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件上主要包括智能變送器接口模塊（STIM）和網絡適配應用處理器（NCAP）模塊,并通過ZigBee模塊接入了無線傳感網絡;軟件上主要包括智能變送器驅動層、智能變送器協(xié)議層和CoAP服務器層。其中,STIM依據IEEE1451.2協(xié)議實現(xiàn)環(huán)境信息的采集... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校

【文章頁數】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內容
    1.4 論文組織結構
第2章 室內環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)關鍵技術分析
    2.1 嵌入式技術
    2.2 變送器接入技術
        2.2.1 變送器常見接口
        2.2.2 IEEE1451標準概述
        2.2.3 IEEE1451.2智能變送器接口標準
    2.3 CoAP協(xié)議
    2.4 本章小結
第3章 室內環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)總體設計
    3.1 系統(tǒng)需求分析
    3.2 系統(tǒng)總體架構
        3.2.1 硬件總體架構
        3.2.2 軟件總體架構
    3.3 本章小結
第4章 室內環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計及實現(xiàn)
    4.1 硬件設備選型
        4.1.1 硬件平臺選型
        4.1.2 變送器選型
        4.1.3 無線傳感設備選型
    4.2 單線執(zhí)行器IP核設計與實現(xiàn)
        4.2.1 單線執(zhí)行器IP核總體設計
        4.2.2 單線執(zhí)行器IP核寄存器描述
        4.2.3 單線執(zhí)行器IP核控制流程
        4.2.4 單線執(zhí)行器IP核仿真驗證
    4.3 FPGA工程設計與實現(xiàn)
    4.4 本章小結
第5章 室內環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)
    5.1 智能變送器驅動層設計與實現(xiàn)
        5.1.1 Standalone系統(tǒng)設計
        5.1.2 無線傳感系統(tǒng)設計
    5.2 智能變送器協(xié)議層設計與實現(xiàn)
        5.2.1 TEDS設計及實現(xiàn)
        5.2.2 STIM模塊設計及實現(xiàn)
    5.3 CoAP服務器層設計與實現(xiàn)
        5.3.1 PetaLinux系統(tǒng)的定制及其他支持庫的移植
        5.3.2 CoAP服務器詳細設計
    5.4 本章小結
第6章 室內環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)測試與分析
    6.1 系統(tǒng)資源測試與分析
    6.2 系統(tǒng)運行測試與分析
    6.3 響應時間測試與分析
    6.4 功耗測試與分析
    6.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Zynq平臺PCIE高速數據接口的設計與實現(xiàn)[J]. 楊亞濤,張松濤,李子臣,張明舵,曹廣燦.  電子科技大學學報. 2017(03)
[2]基于本體的物聯(lián)網設備資源描述模型[J]. 王書龍,侯義斌,高放,及歆榮.  北京工業(yè)大學學報. 2017(05)
[3]一種針對資源約束設備服務集成的面向服務架構[J]. 王懿,傅宏,邱林,夏海燕.  自動化與儀器儀表. 2016(10)
[4]基于FPGA的動態(tài)部分可重構智能I/O接口設計與實現(xiàn)[J]. 徐健,李賀,龔東磊,方明.  計算機工程. 2016(06)
[5]IEEE1451.2網絡化智能傳感器校正引擎的研究[J]. 臧晶,趙常.  沈陽理工大學學報. 2016(02)
[6]基于FPGA的嵌入式雙核系統(tǒng)設計[J]. 王曉璐,王少軍,劉大同.  計算機測量與控制. 2015(11)
[7]基于ZigBee的紅外空調控制[J]. 聶川,秦會斌,屈力揚.  電子設計工程. 2015(14)
[8]基于CC1200的嵌入式無線數據通訊系統(tǒng)的設計[J]. 利明,楊秀芳,陳劍虹.  西安理工大學學報. 2015(02)
[9]IIC總線在Linux下驅動程序的設計與實現(xiàn)[J]. 李植,李哲,牟云飛.  工業(yè)控制計算機. 2015(05)
[10]基于LonWorks與ZigBee技術的智能家居系統(tǒng)構建[J]. 張佑春,張曉娟,朱煉.  重慶科技學院學報(自然科學版). 2015(02)

碩士論文
[1]基于IEEE1451.2智能網絡傳感器的研發(fā)[D]. 張延響.山東科技大學 2017
[2]DSP+FPGA平臺功耗管理的研究與實現(xiàn)[D]. 任程.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[3]基于ZigBee的無線傳感網絡智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 杜德琴.燕山大學 2016
[4]面向移動環(huán)境的服務提供框架研究與實現(xiàn)[D]. 陳明龍.浙江大學 2016
[5]FPGA功耗模型建立與熱點分析[D]. 同亞娜.西安電子科技大學 2015
[6]基于Android手機的藍牙智能家居系統(tǒng)開發(fā)及干擾抑制研究[D]. 崔冰一.吉林大學 2015
[7]基于物聯(lián)網業(yè)務平臺的設備管理方法研究與實現(xiàn)[D]. 張雪.北京郵電大學 2015
[8]IEEE1451.2智能變送器接口模塊的研究與設計[D]. 段文浩.燕山大學 2012
[9]HBS總線協(xié)議與BACnet協(xié)議轉換模塊的研究[D]. 張富海.山東大學 2012
[10]基于IEEE1451.2標準的網絡應用處理器設計與實現(xiàn)[D]. 牛杰.國防科學技術大學 2007



本文編號：3083615