基于ARM結(jié)構(gòu)體系的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計(jì).pdf

1、本文首先探討了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和Zigbee協(xié)議,然后基于嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建的一般方法,重點(diǎn)討論了Linux內(nèi)核的配置和裁剪,系統(tǒng)軟件分層架構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(luò)技術(shù),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了無線通信,網(wǎng)絡(luò)技術(shù),片上芯片(SoC)設(shè)計(jì),分布式信息處理等先進(jìn)技術(shù)。而作為一種新型的短距離無線通信技術(shù),Zigbee技術(shù)具有成本低,體積小,能量消耗小和傳輸速率低等特點(diǎn),其相應(yīng)的通信協(xié)議--ZigBee協(xié)

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

3、次,根據(jù)Zigbee協(xié)議/IEEE802.15.4的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),本文設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的分層軟件體系架構(gòu)。針對系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)存有限(僅僅為512KB)的特點(diǎn),優(yōu)化了協(xié)議棧中原語的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),節(jié)省了590B的內(nèi)存空間。在此基礎(chǔ)上,測試對比了優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的效率,并給出了測試結(jié)果。測試結(jié)果表明,優(yōu)化設(shè)計(jì)的原語數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(luò)節(jié)點(diǎn)快速部署,快速啟動的特點(diǎn),在深入研究Linux系統(tǒng)啟動過程的基礎(chǔ)上,通過修