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文檔簡(jiǎn)介
1、無線傳感器作為一種新的無線數(shù)據(jù)采集方式,對(duì)人類原有的、傳統(tǒng)的感知外界環(huán)境得方式產(chǎn)生了深刻的影響。同時(shí),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事國防、環(huán)境監(jiān)測(cè)和城市管理等領(lǐng)域扮演著十分重要的角色,具有廣闊的應(yīng)用前景。為了充分發(fā)揮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的潛能,必須要與已有的各式各樣的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信,使之不成為孤立的網(wǎng)絡(luò),這就需要傳輸網(wǎng)關(guān)的支撐。網(wǎng)關(guān)是整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的樞紐,是實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與其它異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間通信的橋梁,同時(shí)也負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)。
本文首先介
2、紹了選題背景和研究意義,闡述了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,然后說明了本文的主要研究?jī)?nèi)容和文章的結(jié)構(gòu)安排。之后對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了闡述,分析了OSI模型中的網(wǎng)關(guān)設(shè)備的功能,論述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要與外部網(wǎng)絡(luò)通信,而通過協(xié)議轉(zhuǎn)換方式使用網(wǎng)關(guān)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)是簡(jiǎn)單而有效的方式。然后簡(jiǎn)述了嵌入式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方式并進(jìn)行了對(duì)比,確定了基于FPGA的片上系統(tǒng)方案來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)構(gòu)想。對(duì)本文的核心技術(shù)即可編程片上系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。其次,設(shè)計(jì)與
3、實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的數(shù)字系統(tǒng)的硬件系統(tǒng),分基本外圍電路模塊、配置模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊進(jìn)行了闡述,在基本外圍電路模塊,主要分析了電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、串口電路以及顯示電路。在此基礎(chǔ)上,對(duì)FPGA芯片進(jìn)行了可編程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì),分析了系統(tǒng)所需的資源,然后設(shè)計(jì)了自定義邏輯模塊——TFT LCD控制器。通過添加需要的IP核,并連接到適合的總線上,完成了整個(gè)SoPC的硬件設(shè)計(jì)。然后在完成的硬件平臺(tái)上完成
4、了軟件系統(tǒng)的開發(fā)。首先分析了系統(tǒng)的軟件框架設(shè)計(jì),簡(jiǎn)單地介紹了嵌入式Linux系統(tǒng)。根據(jù)網(wǎng)關(guān)的硬件,對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行了定制和裁剪并移植到平臺(tái)上,并為本文自定義IP核設(shè)計(jì)了顯示驅(qū)動(dòng)。然后介紹了應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包通常較短,如每收到包都進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換,由于傳輸信息中的有效載荷較低,造成帶寬資源的浪費(fèi),也會(huì)由于網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)次數(shù)較多而增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。針對(duì)些,設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)聚合算法并且進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后對(duì)本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行了
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