無線傳感器網絡作為現(xiàn)代物聯(lián)網的核心技術,起著數(shù)據(jù)采集,傳輸?shù)闹匾饔?其組網技術是保證數(shù)據(jù)能夠良好傳輸?shù)年P鍵所在。隨著時代的發(fā)展,也對無線傳感器網絡所適用的環(huán)境提出了新的要求,針對室內艙內等復雜通信環(huán)境,研究一種更高速,更低耗,更抗干擾的無線傳感器網絡是十分必要的。UWB作為一種高頻,超寬帶的通信方式,兼具高速率和低功耗的特點,但目前尚沒有將其用于組網的研究。本課題設計并實現(xiàn)了一套基于UWB的無線傳感器網絡系統(tǒng),網絡中包含有數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)傳輸,從而實現(xiàn)一種具有高通信速率、低功耗、中距離的適用于室內艙內環(huán)境的無線傳感器網絡。主要內容包括:首先根據(jù)無線傳感器網絡的功能設計了包括組網協(xié)調器、路由節(jié)點、數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點和監(jiān)控上位機的總體方案,分析確定了以星狀網絡和樹狀網絡為拓撲結構的網絡結構。實現(xiàn)了基于STM32的SPI通信控制UWB收發(fā)模塊DWM1000的無線路由節(jié)點、協(xié)調器節(jié)點的硬件平臺設計。設計實現(xiàn)了基于STM32的AD的多路終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點的設計,可以采集3路0-5V的電壓,和3路4-20m A的電流。然后基于硬件平臺著重研究了星形網絡和樹狀網絡的協(xié)議并進行了實現(xiàn),通過這樣的網絡,就可...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 UWB通信技術
        1.2.2 國內外現(xiàn)狀綜述
    1.3 本課題研究內容
第2章 系統(tǒng)總體方案設計
    2.1 引言
    2.2 系統(tǒng)整體方案
    2.3 節(jié)點設計方案
    2.4 UWB收發(fā)芯片選取
        2.4.1 DWM1000物理層的支持
        2.4.2 DWM1000對MAC層協(xié)議的支持
    2.5 網絡拓撲結構方案
        2.5.1 星形網絡結構設計方案
        2.5.2 樹狀網絡結構設計方案
    2.6 本章小結
第3章 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)
    3.1 引言
    3.2 主控模塊設計
    3.3 UWB收發(fā)模塊設計
    3.4 電源供電模塊設計
    3.5 數(shù)據(jù)采集部分AD設計
    3.6 外圍電路及模塊設計
        3.6.1 OLED輔助調試模塊
        3.6.2 串口調試模塊
        3.6.3 按鍵配址模塊
    3.7 PCB的設計與實現(xiàn)
    3.8 本章小結
第4章 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
    4.1 引言
    4.2 軟件結構設計
        4.2.1 MAC層的幀結構實現(xiàn)
        4.2.2 傳輸指令設計
        4.2.3 數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)頭設計
        4.2.4 上位機指令
        4.2.5 DMA獲取AD數(shù)據(jù)采集設計
    4.3 點對點通信研究
    4.4 星形網絡協(xié)議實現(xiàn)
    4.5 樹形網絡協(xié)議實現(xiàn)
        4.5.1 樹狀網絡網絡概述以及路由算法
        4.5.2 樹狀網絡結構體設計
        4.5.3 樹狀網絡入網過程
        4.5.4 樹狀網絡拓撲獲取過程
        4.5.5 樹狀網絡網絡廣播
        4.5.6 上位機支持的數(shù)據(jù)獲取過程
        4.5.7 上位機軟件設計
        4.5.8 輔助軟件設計
    4.6 本章小結
第5章 系統(tǒng)功能測試
    5.1 引言
    5.2 硬件功能測試
        5.2.1 點對點通信測試
        5.2.2 數(shù)據(jù)采集功能驗證
    5.3 星形網絡通信測試
    5.4 樹狀網絡通信測試
        5.4.1 樹狀網絡入網測試
        5.4.2 樹狀網絡拓撲獲取和自愈合功能測試
        5.4.3 樹狀網絡數(shù)據(jù)路由傳輸測試
        5.4.4 通信距離測試
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3740798