基于ZigBee的網(wǎng)關(guān)多點(diǎn)信息采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、網(wǎng)絡(luò)通信科技的迅猛發(fā)展,為人們?nèi)粘Ｉ畹男畔贤ㄌ峁┝嗽絹碓娇旖莸姆?wù)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)在科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測、智能公交、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、智能家居、軍事偵查和日常生活等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用前景,是新興前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域之一。ZigBee技術(shù)作為一種理論和應(yīng)用研究日趨成熟的短距離無線通信標(biāo)準(zhǔn),它具有高通信效率、低復(fù)雜度、低功耗、高安全性以及短距離雙向傳輸?shù)戎T多優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn)使得ZigBee技術(shù)能夠更好地發(fā)揮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)。Internet是現(xiàn)在

2、覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò),但是它對物理世界的感知能力較弱,如果能通過Internet獲取ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù),就可以將物理世界的信息方便廉價(jià)地傳到世界的每個(gè)角落。
　　 針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議融合問題,本文在分析現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)接入方式的基礎(chǔ)上,根據(jù)傳輸層網(wǎng)關(guān)的思想提出了一種嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于ARM Correx-A8內(nèi)核的OMAP3530處理器的新型嵌入式無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān),用以實(shí)現(xiàn)Zig

3、Bee無線通信協(xié)議和TCP/IP協(xié)議的融合。針對OMAP3530處理器特點(diǎn),進(jìn)行了硬件連接的設(shè)計(jì)。根據(jù)自行設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)硬件平臺,文中有針對性的進(jìn)行了WinCE操作系統(tǒng)的定制和移植。詳盡地分析了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)幀格式,研究了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn),結(jié)合文中設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)多點(diǎn)采集系統(tǒng),最終選取星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)的采集。針對ZigBee技術(shù)的特點(diǎn),利用Z-Stack2007協(xié)議棧平臺,進(jìn)行了應(yīng)用

4、程序的開發(fā)。系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器相連,負(fù)責(zé)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)處理。整個(gè)網(wǎng)關(guān)平臺分為無線傳輸模塊和以太網(wǎng)模塊,其中無線傳輸節(jié)點(diǎn)搭載了TI公司的無線芯片CC2530,與協(xié)調(diào)器模塊相連,負(fù)責(zé)采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息。協(xié)調(diào)器和傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)均采用了支持ZigBee協(xié)議的CC2530芯片:以太網(wǎng)模塊采用100M的以太網(wǎng)控制芯片RTL8139,負(fù)責(zé)與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)連接通信。為驗(yàn)證網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的性能,論文研究并改進(jìn)了TI公司的ZigBee協(xié)議棧Z-St