發(fā)布時(shí)間：2017-08-01 14:09

  本文關(guān)鍵詞：基于龍芯和自主物聯(lián)協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 龍芯 自主物聯(lián)模塊 CSMA/CA 退避算法 最優(yōu)發(fā)射功率

【摘要】：本文提出了一種基于國(guó)產(chǎn)龍芯與自主物聯(lián)協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)解決方案。該系統(tǒng)的核心技術(shù)自主可控,對(duì)國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)有著深遠(yuǎn)的意義。本文較為詳細(xì)的介紹了以下三個(gè)模塊的軟硬件設(shè)計(jì):模塊一:基于龍芯處理器的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)硬件主要由龍芯1B核心板與擴(kuò)展板組成,龍芯1B核心板主要集成了龍芯1B處理器、FLASH、SDRAM;擴(kuò)展板主要集成了無(wú)線(xiàn)通訊模塊與擴(kuò)展接口。網(wǎng)關(guān)軟件搭載嵌入式Linux操作系統(tǒng),本文對(duì)龍芯開(kāi)發(fā)板的啟動(dòng)引導(dǎo)程序、系統(tǒng)內(nèi)核、根文件系統(tǒng)進(jìn)行了移植,并搭建了嵌入式web服務(wù)器與嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。模塊二:基于SI4432的自主物聯(lián)模塊。本文對(duì)比了自主物聯(lián)模塊與主流的ZigBee模塊,突出了自主物聯(lián)模塊的優(yōu)勢(shì),同時(shí)介紹了自主物聯(lián)模塊的硬件組成與其所涉及的關(guān)鍵技術(shù),敘述了自主物聯(lián)協(xié)議棧物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的相關(guān)設(shè)計(jì)。本文在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了MAC層基于802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CA機(jī)制的退避算法,并對(duì)該算法進(jìn)行了優(yōu)化,將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)作為考慮因素添加到以上算法中,有概率的調(diào)整隨機(jī)退避時(shí)間區(qū)間大小,可以有效的減少數(shù)據(jù)包沖突機(jī)率,從而降低功耗。模塊三:無(wú)線(xiàn)傳感器模塊。本文給出了無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)區(qū)分節(jié)點(diǎn)類(lèi)型,定義了協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)的軟硬件資源。并且設(shè)計(jì)了四種傳感器模塊用于系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):一、搭建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時(shí),使用龍芯處理器加自主物聯(lián)模塊的設(shè)計(jì)方案代替主流ARM處理器加ZigBee模塊的設(shè)計(jì)方案。并且經(jīng)過(guò)測(cè)試證實(shí)其可行性。二、通過(guò)分析IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議MAC層CSMA/CA機(jī)制的退避算法,結(jié)合自主物聯(lián)模塊硬件特性與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)提出了新的改進(jìn)方案,并加以實(shí)現(xiàn)與測(cè)試,其結(jié)果表明能夠有效的降低丟包率,同時(shí)達(dá)到降低功耗的目的。三、以理論公式為基礎(chǔ)結(jié)合SI4432模塊的特性提出了最優(yōu)發(fā)射功率的計(jì)算方法,兼顧接收靈敏度與覆蓋范圍的選擇,可以結(jié)合實(shí)際環(huán)境,靈活的選擇最優(yōu)發(fā)射功率,降低功耗。
【關(guān)鍵詞】：龍芯 自主物聯(lián)模塊 CSMA/CA 退避算法 最優(yōu)發(fā)射功率
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-12
• 第1章 緒論12-16
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)13-14
• 1.3 論文內(nèi)容安排14-16
• 第2章 系統(tǒng)整體概述與相關(guān)技術(shù)介紹16-21
• 2.1 系統(tǒng)需求分析16-17
• 2.2 系統(tǒng)主要功能模塊17-18
• 2.2.1 基于龍芯處理器的嵌入式網(wǎng)關(guān)17
• 2.2.2 自主物聯(lián)模塊17-18
• 2.2.3 傳感器節(jié)點(diǎn)模塊18
• 2.3 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 基于龍芯處理器的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)21-38
• 3.1 網(wǎng)關(guān)總體概述21-22
• 3.2 網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)22-26
• 3.2.1 龍芯網(wǎng)關(guān)整體硬件架構(gòu)22-23
• 3.2.2 龍芯 1B處理器介紹23-24
• 3.2.3 龍芯 1B開(kāi)發(fā)板硬件資源24-26
• 3.3 網(wǎng)關(guān)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)26-36
• 3.3.1 龍芯網(wǎng)關(guān)整體軟件架構(gòu)26-27
• 3.3.2 搭建嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境27-28
• 3.3.3 系統(tǒng)引導(dǎo)程序PMON移植28-29
• 3.3.4 Linux內(nèi)核移植29-31
• 3.3.5 根文件系統(tǒng)制作31-33
• 3.3.6 系統(tǒng)鏡像燒寫(xiě)33-34
• 3.3.7 嵌入式web服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)移植34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第4章 自主物聯(lián)模塊設(shè)計(jì)38-52
• 4.1 IEEE802.15.4 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和Zig Bee規(guī)范38-39
• 4.1.1 IEEE802.15.4 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介38
• 4.1.2 ZigBee規(guī)范38-39
• 4.2 自主物聯(lián)模塊與Zig Bee模塊對(duì)比39-40
• 4.3 自主物聯(lián)模塊的關(guān)鍵技術(shù)40-41
• 4.3.1 多級(jí)路由技術(shù)40
• 4.3.2 大規(guī)模組網(wǎng)技術(shù)40-41
• 4.3.3 雙頻自適應(yīng)切換、抗干擾技術(shù)41
• 4.3.4 低功耗技術(shù)41
• 4.3.5 即插即用、自動(dòng)配置41
• 4.3.6 高靈敏度射頻模塊PCB設(shè)計(jì)41
• 4.4 自主物聯(lián)模塊硬件設(shè)計(jì)41-43
• 4.4.1 SI4432無(wú)線(xiàn)射頻模塊41-42
• 4.4.2 STM8L處理器模塊42
• 4.4.3 自主物聯(lián)模塊硬件結(jié)構(gòu)42-43
• 4.5 自主物聯(lián)協(xié)議棧設(shè)計(jì)43-49
• 4.5.1 協(xié)議棧模型分層43-44
• 4.5.2 物理層設(shè)計(jì)44-45
• 4.5.3 MAC層設(shè)計(jì)45-48
• 4.5.4 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)48-49
• 4.5.5 應(yīng)用層設(shè)計(jì)49
• 4.6 本章小結(jié)49-52
• 第5章 自主物聯(lián)模塊低功耗軟件優(yōu)化52-60
• 5.1 傳感器節(jié)點(diǎn)的能量限制52
• 5.2 MAC層沖突避免算法的改進(jìn)52-57
• 5.2.1 基于 802.15.4 的CSMA/CA機(jī)制的沖突避免退避算法52-54
• 5.2.2 改進(jìn)的沖突避免退避算法54-55
• 5.2.3 丟包率測(cè)試55-57
• 5.3 最優(yōu)發(fā)射功率的計(jì)算57-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第6章 無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)60-64
• 6.1 無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)60
• 6.2 無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)資源分配60-61
• 6.3 傳感器模塊設(shè)計(jì)61-63
• 6.3.1 溫濕度模塊設(shè)計(jì)61
• 6.3.2 光強(qiáng)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)61-62
• 6.3.3 空氣質(zhì)量模塊設(shè)計(jì)62
• 6.3.4 亮度調(diào)制模塊設(shè)計(jì)62-63
• 6.4 本章小結(jié)63-64
• 第7章 系統(tǒng)功能測(cè)試64-68
• 7.1 自主物聯(lián)模塊點(diǎn)對(duì)點(diǎn)極限距離測(cè)試64-66
• 7.2 基于龍芯和自主物聯(lián)模塊的物聯(lián)應(yīng)用測(cè)試66-67
• 7.3 本章小結(jié)67-68
• 第8章 總結(jié)與展望68-70
• 8.1 全文總結(jié)68
• 8.2 工作展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 附錄74-76
• 附錄1 參與的科研項(xiàng)目74
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文74-76
• 致謝76-77
• 大摘要77-81

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本文編號(hào)：604608