基于Cortex的無線儀表及通信協(xié)議研究與實現(xiàn).pdf

1、無線儀表技術(shù)興起于21世紀(jì)初，隨著新興無線通信技術(shù)逐步替代有線通信技術(shù)，無線儀表在油田現(xiàn)場使用具有了諸多優(yōu)勢，例如更廣的通信距離與強大的抗干擾能力。在儀表控制芯片選型時，為了適應(yīng)油田惡劣環(huán)境，能夠保證儀表長時間正常運行，儀表控制芯片往往側(cè)重于使用低功耗而非高性能型號，這使得傳統(tǒng)儀表滿足無法全部滿足目前日益增長的例如儀表遠(yuǎn)程升級、儀表組網(wǎng)、信息無線傳輸與大量數(shù)據(jù)處理等數(shù)字化油田的發(fā)展需求。大部分傳統(tǒng)儀表將控制與采集電路設(shè)計于一體，不同類型

2、的儀表往往硬件設(shè)計與軟件設(shè)計上都有很大區(qū)別，在現(xiàn)場維護與修理時往往十分不便。
　　針對上述傳統(tǒng)儀表的若干缺點，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于Cortex-M3內(nèi)核構(gòu)架的、具有模塊化設(shè)計的新型無線儀表系統(tǒng)。該無線儀表系統(tǒng)選用的Cortex-M3內(nèi)核構(gòu)架的低功耗控制芯片，在可接受的功耗范圍內(nèi)提供了遠(yuǎn)超于MSP430的性能；并且使用ZigBee低功耗無線通信技術(shù)建立通信網(wǎng)絡(luò)，在提供更大的通信范圍的同時最大程度上減少儀表功耗；該儀表系統(tǒng)在硬件上

3、包含傳感器頭模塊與控制模塊兩部分，兩者之間利用I2C通信連接，不同類型儀表使用相同的主控模塊，提供可更換設(shè)計，使得儀表在現(xiàn)場維修更加簡便。無線儀表軟件也采取模塊化設(shè)計，主控模塊通過軟件識別不同傳感器頭模塊進而選擇相應(yīng)的儀表的運行程序，軟件統(tǒng)一化，具有良好的可擴展性。本文同時設(shè)計了一套基于該系統(tǒng)的專屬的應(yīng)用層通信協(xié)議，用于規(guī)范該類無線儀表的通信規(guī)程。
　　最后本文對所設(shè)計的系統(tǒng)完成了測試以及驗證。通過測試，該儀表系統(tǒng)能夠正確采集、處