基于ARM結構體系的無線傳感器網(wǎng)絡平臺設計.pdf

1、本文首先探討了無線傳感器網(wǎng)絡技術和Zigbee協(xié)議,然后基于嵌入式系統(tǒng)構建的一般方法,重點討論了Linux內核的配置和裁剪,系統(tǒng)軟件分層架構設計和數(shù)據(jù)結構的優(yōu)化,系統(tǒng)啟動加速等問題。作為一種新興的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡技術,無線傳感器網(wǎng)絡綜合了無線通信,網(wǎng)絡技術,片上芯片(SoC)設計,分布式信息處理等先進技術。而作為一種新型的短距離無線通信技術,Zigbee技術具有成本低,體積小,能量消耗小和傳輸速率低等特點,其相應的通信協(xié)議--ZigBee協(xié)

2、議同時還具備自動組網(wǎng),節(jié)點自動連接網(wǎng)絡,自動選擇路由以及自我恢復等功能,因此逐漸成為了無線傳感器網(wǎng)絡的首選網(wǎng)絡協(xié)議。一般來說,嵌入式系統(tǒng)的Linux內核必須要經過配置和裁剪才能正常工作。本文根據(jù)Linux內核配置和裁剪的一般方法,深入研究了內核配置的各個選項,并結合無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的要求,最終得到適合無線傳感器節(jié)點的內核映像。配置和裁剪前,Linux內核為1.2M,配置和裁剪之后內核大小僅僅為275K,顯著減少了內核占用的內存空間。其

3、次,根據(jù)Zigbee協(xié)議/IEEE802.15.4的協(xié)議標準,本文設計了系統(tǒng)的分層軟件體系架構。針對系統(tǒng)節(jié)點內存有限(僅僅為512KB)的特點,優(yōu)化了協(xié)議棧中原語的數(shù)據(jù)結構,節(jié)省了590B的內存空間。在此基礎上,測試對比了優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)結構的效率,并給出了測試結果。測試結果表明,優(yōu)化設計的原語數(shù)據(jù)結構能夠節(jié)省系統(tǒng)資源,提高系統(tǒng)性能。再次,本文基于無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點快速部署,快速啟動的特點,在深入研究Linux系統(tǒng)啟動過程的基礎上,通過修