基于IEEE802.15.4的无线传感器网络的设计与实现

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IEEE802.15.4是一种低复杂度、低功耗、低速率、低成本的短距离无线通信技术标准,在工业无线领域得到了广泛的使用。工业现场气缸运动位置检测系统一般是有线系统,布线比较困难,而且成本也比较高,因此需要一种低成本、高可靠性的无线技术来实现检测系统的无线化。本文针对此应用,提出了一种可靠性高、实时性强的检测系统无线化方案,该方案的技术出发点正是基于IEEE802.15.4标准。根据系统需求,设计了基于IEEE802.15.4标准的气缸运动位置检测无线化系统,具体内容如下:(1)讨论了IEEE802.15.4标准在短距离无线通信领域的优势和其实际应用时面临的一些问题,在分析气缸运动位置检测无线化系统要求的基础上,设计了基于IEEE802.15.4标准的无线通信协议。(2)采用TI的SOC芯片CC2530设计了无线传感器节点,并完成了硬件的验证工作;软件部分实现了物理层、MAC层的相关函数设计,并完成了串口和SPI接口的通信。(3)采用NXP公司的LPC3130搭建了网关硬件平台,进行了apex和linux的移植,结合系统实际需求,实现了linux环境下的串口、USB接口、SPI接口和网络驱动程序的开发。(4)设计了若干实验,对无线传感器节点和网关进行了相关测试。对无线传感器节点进行了不同通信环境的通信距离,节点发送帧时间消耗以及功耗测试;对网关主要进行了系统性能测试和U盘存储测试。最后进行了系统整体测试,结果表明无线化方案设计合理,满足系统应用需求。
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