无线传感器网络是一项融合计算机技术、半导体技术、通信技术、传感器技术等的新兴技术,它在军事、工业、农业、建筑、医疗、交通等各个领域均有广阔的应用前景。无线传感器网络中包含众多关键技术,因此需要一种功能强大的节点支持网络的正常运行,为用户提供多功能的服务。 目前无线传感器网络节点的硬件平台绝大部分是基于单片机实现的,它们具有有限的存储和处理能力,只能完成简单的传感器数据采集、处理和转发功能。有少部分硬件平台采用32位的处理器,但是这些平台的价格昂贵或者灵活性较差,不利于无线传感器网络的实验研究及应用的拓展。 基于上述研究现状,本文设计并实现一个基于32位ARM处理器和Linux操作系统的无线传感器网络节点。该节点具有强大的存储、处理能力,而且成本和功耗较低,能够配合不同类型的传感器节点使用,便于二次开发,对于无线传感器网络各种理论和算法的验证及实现各种应用有重大意义。论文主要分为三部分: 1、无线传感器网络节点硬件设计:在分析现有硬件平台缺点的基础上,设计本文的无线传感器网络节点硬件结构,进行硬件选型并分析各个模块的结构和硬件原理,搭建好硬件平台。 2、无线传感器网络节点软件实现:根据设计的无线传感器网络节点硬件结构分析软件应包含的内容及层次结构。由于Linux支持多种体系结构、开源等优点,因此本文选择其作为无线传感器网络节点的操作系统,并分层次地实现基于Linux的整个软件系统,包括引导程序、内核、根文件系统、驱动程序。 3、无线传感器网络节点的应用:在1、2部分完成的基本功能上需要扩充具体的应用程序才能将该节点应用到实际环境中。这部分首先分析本文所实现的节点的几种典型应用场景,然后在该节点上实现几种常用的服务程序,最后设计并实现质心定位应用案例,展示了在此节点上可方便地实现功能扩充和特定应用开发,同时也说明了该节点强大的功能。
上传时间: 2013-04-24
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随着通信技术的发展,无线通信技术在工业领域的应用日益增多。以前,工业中大多采用有线或人工的方式进行数据采集与传输,虽然简单实用,却耗费了大量人力、物力资源,且很大程度上限制了应用场所的拓展。因此,选取一种相对经济、稳定而又高效的无线传输方式就变得紧迫和必要。 随着GPRS网络技术的逐渐成熟,GPRS无线网络逐渐显露出其在远距离通信应用中的优势。于此同时,嵌入式软硬件技术的飞速发展也使得嵌入式产品进入千家万户。因此,采用基于嵌入式系统和GPRS网络进行无线通信渐渐成为当今应用的热点之一。 本系统采用高性能嵌入式微处理器S3C2410和GPRS无线通讯模块MC39i构建硬件平台,以嵌入式Linux操作系统和TCP/IP协议建立软件平台,完成基于ARM-Linux的嵌入式数据采集与远传系统设计。 本文首先对嵌入式系统的概况进行了综述,接着对嵌入式处理器、嵌入式操作系统和GPRS无线网络技术进行了概要介绍,然后提出了基于ARM-Linux的嵌入式数据采集与远传系统的设计方案,并从硬件设计和软件实现两方面具体阐述了该系统的开发实现过程,包括搭建以S3C2410和MC39i为核心的硬件平台以及在该硬件平台上建立基于嵌入式Linux操作系统的软件平台,并最终实现了数据采集与远传功能。 此系统由于采用了高性能的ARM处理器和嵌入式Linux系统,因此在多任务并行处理和进程实时处理等方面具有一定的优势。该系统可以广泛应用于燃气、油田和电力等部门,具有较好的发展前景。
上传时间: 2013-07-08
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随着嵌入式系统技术的迅猛发展,无线数据传输的嵌入式系统的发展成为新的趋势,嵌入式系统以其小型、专用、易携带、可靠性高的特点,已经在这个领域到了广泛的应用。 现在随着嵌入式系统的功能增强,程序代码变得越来越复杂,传统的软件设计方式很难保证系统的可靠性和稳定性,使用嵌入式操作系统作为软件开发平台是解决这个问题的有效途径。在本系统中,系统硬件平台采用AMR微处理器,软件平台采用μClinux操作系统,μClinux是一种专门为微控制器设计的多进程处理任务操作系统,具有对多种文件系统的支持能力,可以将应用程序分解成多个任务,简化应用系统软件的设计。 本论文以设计基于32位AMR微处理器LPC2210和移植嵌入式操作系统μClinux的通用通信平台为主要内容,研究了所涉及的关键技术并提出了实现方案。系统设计分为三个部分:选用高性价比的PHLIPIS公司生产的16/32位ARM7TDMI微处理器LPC2210作为核心处理器,并在处理器上移植μClinux操作系统;系统的无线传输模块选用CC1020无线串口模块,以实现数据的可靠透明传输。整个设计完成了相关硬件电路的设计连接和软件的代码编写调试,最后实现了整个系统的测试。
上传时间: 2013-06-04
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8255内部包括三个并行数据输入/输出端口,两个工作方式控制电路,一个读/写控制逻辑电路和8位总线缓冲器。各部分功能概括如下: (1)端口A、B、CA口:是一个8位数据输
上传时间: 2013-05-21
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嵌入式系统是以应用为中心,以计算机为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序4部分组成,用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。其广泛应用于控制领域、消费电子产品等行业,已成为现代电子领域的重要研究方向之一。而随着电子技术,多媒体技术及网络技术快速发展,视频监控系统也正在向嵌入式,数字化,网络化方向发展。嵌入式视频监控系统充分利用大规模集成电路和网络的科技成果,实现体积小巧,性能稳定,通讯便利的监控产品。本项的目的正是建立一个完整的基于 ARM9 核心处理器和嵌入式 Linux 操作系统的嵌入式视频监控系统。 本项目是在 ARM 微处理器平台上,移植嵌入式Linux操作系统,并完成视频采集、压缩、传输任务。系统采用 ARM 微处理器 AT91RM9200作为主处理器,以视频采集芯片 ADV7181 作为视频采集设备,用 H.263视频压缩协议对视频数据进行压缩,最后通过中兴通信公司 MG815+CDMA通信模块传输到服务器上。 本论文主要分成五个章节: 第一章:首先介绍ARM和嵌入式Linux操作系统的特点和当前的发展概况,然后说明了本文的课题背景及意义; 第二章:描述了硬件开发平台。本系统采用了 ALTMEL 的AT91RM9200为核心的开发平台,并扩展了以视频采集模块和CDMA无线传输模块; 第三章:描述了本系统的软件开发平台,包括嵌入式Linux开发流程以及移植到具体硬件平台需要完成的工作,如 U-Boot 的移植、Linux内核的编译与裁剪、文件系统的制作等; 第四章:首先论述了本系统中的难点 FIFO 设备的驱动编写,随后在对H.263视频压缩编码叙述的基础上针对块匹配运动估计给出了一种改进的菱形搜索算法代替原有的三步搜索法,并且通过实验结果证明,经算法改进优化的新菱形算法优于原先的三步搜索法; 第五章:得出了实验结果,完成了视频数据的无线网络传输。
上传时间: 2013-04-24
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随着计算机、通信及网络技术的高速发展,嵌入式系统广泛地渗透到各行各业及人们日常生活的方方面面中。由于嵌入式系统的复杂性不断增加,嵌入式操作系统成为了嵌入式系统中最重要的组成部分。在各种嵌入式操作系统中,Linux凭借其性能优异、结构清晰、平台支持广泛、网络支持强劲及开放源代码等多方面的优势,被嵌入式系统开发者广泛的采用。同时随着近几年来国内嵌入式领域发展非常迅速,其中32位ARM处理器结构体系的嵌入式CPU在商用领域、工控领域和军用领域都得到了广泛使用。 近几年随着无线通信技术、传感器技术、信息采集和处理技术的飞速发展,出现了低成本、低功耗、多功能的微型无线传感器节点。无线传感器网络是随着传感器节点的发展而兴起的计算机科学技术的一个新的研究领域,它是由一组无线传感器节点通过ad-hoc方式构成的无线网络,综合传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理,并传送到需要这些信息的用户处。这种无线网络系统被广泛地用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐救灾等领域,具有十分巨大的发展潜力,引起了学术界和工业界的高度重视。 目前,手持终端的应用范围主要是在商业领域,开发一款适合在工业现场等无线传感网络监控领域的手持终端是本文的初衷。本文从嵌入式系统的角度,采用目前比较流行的ARM9处理器和嵌入式Linux的操作系统,阐述手持终端硬件平台的设计和软件的移植方案;接着研究了系统引导程序的原理、设备驱动开发的关键点、根文件系统的制作方法。在此基础上,分析和移植引导程序U-Boot 1.1.4的实现、无线收发芯片CC2420的驱动开发和帧缓冲驱动的开发,并针对目标平台的特点完成了文件系统的构建;然后介绍了基于Qt/Embedded的图形界面开发的基础,最后对本文研究工作进行总结。
上传时间: 2013-06-26
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ZigBee是近年来出现的一种新型无线通信技术,其具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的特点,在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领域具有广阔的市场空间。ZigBee的物理层和数据链路层由IEEE802.15.4工作组制定,高层(网络层、数据安全性及互边互通应用)由ZigBee联盟负责。 随着ZigBee技术在工业现场应用,越来越多的ZigBee设备终端将出现在工业现场,这就提出了将这些ZigBee设备与传统的以太网连接起来要求,为此需要设计一个无线的ZigBee网关来进行数据转发,因此对ZigBee网关的研究和设计具有重要的意义。 本系统选用基于ARM 920T内核的S3C2410作为ZigBee网关的主处理器,并且选用符合802.15.4标准的CC2420作为ZigBee网关的无线收发器。为了降低开发成本以及方便程序升级,网关选用开源嵌入式Linux操作系统,基于2.6.内核进行开发。本文主要对网关软件部分进行了深入研究。软件部分主要由2个程序组成:无线收发器的驱动程序和网关程序。其中网关程序主要包含Zigbee协议栈模块和网关通信模块。开发和测试主要语言采用标准C语言,驱动部分测试部分采用Bash脚本。 本文首先介绍了无线通信的背景知识和ZigBee协议栈,然后详细阐述了采用Linux来进行无线收发器驱动程序设计的关键点,同时对基于Linux的嵌入式ZigBee网关协议栈进行了移植,并且给出了ZigBee网关通信程序的设计方法以及程序的编译、调试和测试方法,实现了将ZigBee设备的数据及其状态转发给上位数据服务器的过程,最后还提出了作者对未来工作方向的一些改进思路和方法。
上传时间: 2013-07-17
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在数字化推进速度加快的大背景下,全球农业也由传统农业向现代农业方向转变,而实现农业信息与数字化则是现代化农业的重要标志与核心技术。我国农业具有地域分散、对象多样、生物自身变异大、环境因子不确定等特点,也是受环境影响最明显的领域,因此对环境与生物信息的监测显得十分重要。同时现代无线网络信息技术和计算机应用等技术近几年得到了长足的发展,广泛的应用于工业的各个领域。因此,将这些最新的技术应用于相对发展较慢的农业各领域显得迫在眉睫。 本文根据农业对象具有偏远、分散、易变、多样等特点,提出了一种针对农业环境信息远程监测的系统设计方案,并从软件和硬件二方面详细介绍了系统方案的设计和实现方法。本研究通过采用μC/OS-Ⅱ系统的嵌入式技术,实现了数据采集系统底层网络与信息发布上层网络的无缝连接为建立基于WEB的农业环境远程监测系统奠定了基础,同时也为农业网络通信“最后一公里”问题的解决提供了一种解决方案。 该系统的设计充分利用了网络技术。通过INTERNET,用户可以随时了解农业环境的实时情况以采取措施。系统中嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的应用提高了系统的实时性、可靠性和可扩展性:减少了对系统硬件的依赖,增加了系统安全性;降低了成本。特别是自主开发的核心板卡,经连续的调试运行稳定、数据可靠。 本文首先介绍了高速实时数据采集系统的发展和现状。由于传统的设计方式的欠缺而考虑到将嵌入式操作系统引入到该系统中,很好的解决了多传感器的接入,使得本系统具有巨大的灵活性和可扩展性。 本文以源码开放的嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ为核心,以LPC2210微控制器为载体,充分利用GPRS无线网络传输技术,实现了高速实时信息监测系统的关键设计。 考虑到该系统以后的可扩展性,在设计的过程中硬件部分预留了一部分接口电路以备后续开发使用;软件的设计过程中应该注意的问题和实际操作中出现的一系列问题以及解决办法在文中都有详细的说明,并且软件的基本构架在文章中也有所体现,文章结尾给出了一些系统经实验后在WEB上发布显示的数据。
上传时间: 2013-05-17
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随着生活水平的提高,人们对环境的要求越来越高,如何获取实时、可靠的环境数据已经成为一个迫在眉睫的问题,特别是在人迹罕至的地方或者危险区域,传统的环境监测手段已经无法满足需要。无线传感器网络具有低功耗、自组织、可靠性高等优点,非常适合野外环境监测。 本文介绍了环境监测无线传感器网络中的网关设计。从低功耗和可靠性出发,网关的ZigBee通信模块采用CC2430,负责组建管理无线环境监测网;GPRS模块采用TC35,实现了环境监测网络与监控系统的无线数据传输;主控制器采用嵌入式处理器LPC2210,通过与ZigBee模块和GPRS模块的通信,实现两种网络的协议转换。在硬件设计方面,介绍了主控制器模块的电源电路、串口电路、存储器电路、人机交互电路、与ZigBee通信模块的接口设计、与GPRS模块接口设计;在软件设计方面,提出了基于需时中断的软件设计方法,移植了μC/OS-II操作系统,设计了串口驱动、ARM与ZigBee通信、ARM发送短消息、人机交互以及监控中心软件等;对ZigBee网络中的组网、数据传输等进行了研究,设计了星型无线传感器网络,介绍了系统的测试情况。结果表明,星型ZigBee环境监测网络能通过GPRS网络实现对ZigBee网络的监测,整个系统具有实时、可靠、低功耗、监测范围广等优点。
上传时间: 2013-06-13
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随着计算机技术的发展,嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分,并成为近年来新兴的研究热点。ARM9TDMI是一种高效、低功耗的RISK处理器,以该内核为核心的S3C2410X是一款基于以太网应用的高性价比16/32位微控制器,非常适合嵌入式产品。文本提出并研究了基于ARM-Linux的嵌入式产品平台,完成了系统的硬件和软件设计、实现了操作系统的裁减和移植。并且系统充分利用ARM处理器高性能、低功耗、低成本的优点,扩展平台通用接口,为今后开发基于该平台的应用系统提供了捷径。 Linux由于其代码开放性以及强大的网络功能等特点,在许多的嵌入式网络设备中有着广泛应用,与其他的嵌入式操作系统相比,具有着更多的优势。因此本课题将其作为硬件平台的操作系统,并在这个系统中实现Linux的一些基本操作。论文中介绍的硬件和软件平台也可以为实际应用提供很好的开发起点。 USB作为一种总线技术,已经得到快速的普及和应用,本文实现了Linux操作系统下USB驱动程序的编程设计;此外,本文将嵌入式技术与无线通信技术结合起来,实现了基于ARM-9处理器的无线通信平台的开发。 归纳起来本课题具体工作如下: 1)调研了国内外嵌入式系统开发的现状和发展趋势。并且详细论述了基于ARM-9处理器的硬件结构、嵌入式操作系统以及开发流程。 2)详细研究了Linux在ARM-9硬件平台上的移植。包括移植环境的建立、BootLoader的制作、Linux的裁减和移植、根文件的制作等。 3)详细分析并开发了Linux下USB驱动,包括主机控制器驱动以及设备驱动等内容。 4)基于ARM-9嵌入式微处理器,利用其性价比高,功能丰富,接口完善,可扩展性强等优点将移动通信技术与嵌入式系统融合在一起。实现基于ARM-9处理器的无线通信平台的开发。
上传时间: 2013-04-24
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