论文摘要
近年来,无线传感网络进入了快速发展的阶段。符合IEEE 802.15.4标准的无线传感网络的产品已经成功的市场化,成为市场的主流。IEEE 802.15.4标准规定了媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY）的详细功能。在MAC层,标准定义了信道争用算法以及协调器和精简指令设备通信过程。在物理层,标准规定了在898MHz/915 MHz/2.4 GHz的频段,采用BPSK和O-QPSK调制的通信格式,能分别提供20 kbps、40 kbps、250 kbps的通信速度。无线传感网络MAC控制器是无线传感网络节点SOC的重要组成部分,而无线传感器节点SOC是构建无线传感网络的基础,因而MAC控制器的研究对推动无线网络的普及应用具有重要的意义。本篇论文主要讨论了一种符合IEEE 802.15.4标准的MAC层控制器的软硬件的设计和验证。所设计的MAC控制器是基于协处理器的架构来实现的,并且基本功能通过了FPGA上的验证。MAC控制器的系统设计包含硬件设计和软件设计的两部分。硬件设计主要包括基于数据发送部分,数据接收部分和协处理器部分Verilog设计,接口模块主要有特殊功能寄存器接口模块,物理层射频芯片的接口模块等。软件设计主要是无线传感网络协议通讯程序,实现MAC功能的程序和接口硬件C程序三部分,这些程序都是在KEIL C集成开发环境下开发的C程序。MAC控制器的验证平台由Xilinx的FPGA和TI的物理层芯片CC1000组成,其中FPGA用于实现MAC控制器的设计。TI的物理层芯片有基带处理器,射频芯片等。MAC控制器的基本功能已经通过了上述验证平台的验证。
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摘要ABSTRACT1 绪论1.1 课题的背景和研究意义1.2 无线传感器节点SOC 国内外研究动态1.3 论文结构和主要内容2 无线传感网络MAC 层的协议分析与研究2.1 基于竞争的无线传感器网络MAC 层协议2.1.1 IEEE 802.15.4 协议2.1.2 改进的MAC 层协议:T-MAC2.1.3 改进的MAC 层协议S-MAC2.2 基于调度算法的MAC 协议2.2.1 DMAC 协议2.2.2 DEANA 协议2.3 其它的MAC 层协议2.3.1 混合的MAC 协议2.3.2 非碰撞的MAC 协议2.4 本文涉及的MAC 协议3 MAC 控制器系统方案设计3.1 MAC 控制器的功能和应用背景3.1.1 MAC 控制器的功能3.1.2 MAC 控制器应用背景3.2 基于协处理器的MAC 控制器的设计方案3.2.1 MAC 控制器硬件结构3.2.2 工作原理3.2.3 协处理器实现的CSMA-CA 算法3.2.4 MAC 控制器支持多协议原理3.2.5 软件化的CSMA-CA 算法时延分析3.2.6 软硬件协同数据发送过程4 无线传感网络MAC 控制器硬件设计4.1 发送部分的设计4.1.1 数据包发送部分的结构4.1.2 数据包发送部分的时序设计4.1.3 数据包发送部分主要模块的设计4.1.4 数据包发送部分的仿真结果4.2 接收部分的设计4.2.1 数据包接收部分的结构4.2.2 数据包接收部分的时序设计4.2.3 数据包接收部分的主要模块设计4.2.4 数据包发送部分仿真结果4.3 协处理器的设计4.4 硬件部分综合结果4.4.1 代码层次结构4.2.2 FPGA 综合结果5 无线传感网络MAC 控制器的软件设计5.1 软件开发仿真平台设计5.2 网络到应用层软件设计5.2.1 应用层软件设计5.2.2 应用支持子层软件设计5.2.3 网络层软件设计5.3 MAC 层软件设计5.4 射频芯片接口软件设计5.5 MAC 控制器系统软件结构6 MAC 控制器的FPGA 验证及结果6.1 MAC 控制器硬件验证平台的设计6.1.1 FPGA 开发板设计6.1.2 测试环境与步骤6.2 FPGA 验证结果7 结论致谢参考文献附录 攻读硕士学位期间发表的主要论文
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标签：无线传感器网络论文; 协处理器论文;
