【摘要】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種小型自組織低功耗的區(qū)域性數(shù)字化無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò),具有低成本和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但由于無(wú)線信道環(huán)境復(fù)雜,硬件設(shè)備供電受環(huán)境限制而采用電池供電,單一的通信頻段和較高的設(shè)備功耗限制了這一技術(shù)的實(shí)際推廣。同時(shí)目前常用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)也存在如底層代碼不開(kāi)源,微型操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度實(shí)時(shí)性差和目標(biāo)硬件范圍較小難以移植等問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種新型多用低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái),此平臺(tái)可任意搭配使用目前主流的各種無(wú)線射頻通信模塊以適用于各種不同的無(wú)線信道環(huán)境；并針對(duì)該平臺(tái)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的軟件系統(tǒng),將其設(shè)計(jì)為模塊化開(kāi)發(fā)組件模板程序,用戶可根據(jù)實(shí)際需要添加自定義應(yīng)用程序。硬件部分采用宏晶科技IAP15F(L)2K61S2系列高性能低功耗純8051核心單片機(jī)作為主控單元,此芯片提供61KB程序存儲(chǔ)空間和2KB靜態(tài)SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間以方便用戶進(jìn)行編程開(kāi)發(fā)；同時(shí)具有ISP、IAP以及在線仿真等功能從而節(jié)約開(kāi)發(fā)成本；軟件編程可采用目前主流C51語(yǔ)言及8031匯編語(yǔ)言,程序編寫(xiě)方便。無(wú)線射頻部分提供多用射頻模塊接口,可搭配引腳轉(zhuǎn)接板任意連接使用目前主流的各種無(wú)線通信模塊。此外,硬件部分還設(shè)計(jì)了各種擴(kuò)展接口以備二次開(kāi)發(fā)使用。硬件設(shè)計(jì)完成后經(jīng)測(cè)試其無(wú)線通信距離可達(dá)150米,最大功率為280mw,完全滿足實(shí)際應(yīng)用要求。軟件部分包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)、自主開(kāi)發(fā)微型操作系統(tǒng)和通用協(xié)議棧程序。為實(shí)現(xiàn)硬件控制,移植了多種硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)并集成到模塊化開(kāi)發(fā)組件中,上層程序可直接調(diào)用。自主開(kāi)發(fā)的微型嵌入式操作系統(tǒng)包括任務(wù)存儲(chǔ)棧、任務(wù)運(yùn)行棧、任務(wù)調(diào)度器和任務(wù)調(diào)度控制器等幾部分,內(nèi)部采用了目前主流的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度法并包含了傳統(tǒng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)常規(guī)的順序任務(wù)調(diào)度法,通過(guò)函數(shù)代碼為用戶提供控制接口,可完成操作系統(tǒng)的初始化及任務(wù)調(diào)度等功能,程序開(kāi)發(fā)較為方便。無(wú)線通信控制采用二層EZMac協(xié)議移植版本,該協(xié)議為64字節(jié)短數(shù)據(jù)幀通信協(xié)議,通過(guò)適當(dāng)修改后可適用于多種射頻前端。上述內(nèi)容經(jīng)實(shí)際設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行調(diào)試,各部分硬件及程序工作狀態(tài)良好,無(wú)線數(shù)據(jù)通信可靠,設(shè)備功耗較低,當(dāng)任務(wù)總運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),微型操作系統(tǒng)部分的任務(wù)調(diào)度效率明顯優(yōu)于常規(guī)順序任務(wù)調(diào)度方式且可進(jìn)行復(fù)雜的算法程序調(diào)度,協(xié)議程序有效防止了數(shù)據(jù)包的碰撞并可使用配置文件實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)功能。如連接相應(yīng)傳感器設(shè)備及上位機(jī)即可實(shí)現(xiàn)一套實(shí)用的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5;TP212.9

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本文編號(hào)：2803002