基于μC/OS-Ⅱ的无线传感器网络节点管理器的系统软件设计与实现

论文摘要

无线传感器网络是一种新兴的信息采集、处理和传输系统,主要用于监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息,并将这些信息发送到信息中心,以实现对指定目标区域的检测与跟踪。无线传感器网络具有低功耗、低成本、分布式和自组织等特点,能应用于军事国防、工业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、智能家居等诸多领域。无线传感器网络通常由采集节点、节点管理器、通信网络以及远程上位机四个部分组成。节点管理器作为连接采集节点与远程上位机的关键器件,不仅能将监测区域内采集节点的采集数据汇总上传给远程上位机,还可以帮助远程上位机将控制命令转发下达给采集节点,对整个无线传感器网络数据通信的稳定可靠起着至关重要的作用。本课题主要介绍无线传感器网络节点管理器的系统软件设计与实现。开发的节点管理器以ARM处理器LPC2148和嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ为开发平台,以无线射频芯片CC2531为监测区域通信模块,以GPRS模块SIM300C为远程通信设备,具有低功耗、高性能、稳定可靠等特点。本文首先介绍节点管理器的硬件开发平台和软件开发环境;然后重点介绍节点管理器的系统软件设计,包括软件开发流程、通信协议设计、任务模块划分及具体实现;最后介绍节点管理器系统软件的调试与实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 无线传感器网络的体系结构
• 1.4 论文研究的主要内容
• 1.5 论文结构
• 第二章 节点管理器硬件开发平台
• 2.1 节点管理器的结构
• 2.2 节点管理器的设计原则
• 2.3 节点管理器的硬件构成
• 2.3.1 GPRS 通信模块SIM300C
• 2.3.2 射频通信模块CC2531
• 2.3.3 存储模块SD 卡
• 2.3.4 显示模块MzLH04
• 2.3.5 处理器模块LPC2148
• 2.3.6 供电模块铅酸电池
• 2.4 硬件实物图
• 2.5 本章小结
• 第三章 节点管理器软件开发平台
• 3.1 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ
• 3.1.1 μC/OS-Ⅱ的特点
• 3.1.2 μC/OS-Ⅱ的组织结构
• 3.1.3 μC/OS-Ⅱ的任务管理与调度
• 3.1.4 μC/OS-Ⅱ的系统服务函数
• 3.2 文件系统ZLG/FS
• 3.2.1 ZLG/FS 的特点
• 3.2.2 ZLG/FS 的组织结构
• 3.2.3 ZLG/FS 的文件组成及接口函数
• 3.3 开发环境KeilμVisi0113
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统软件开发流程
• 4.2 系统数据传输过程
• 4.3 系统数据通信方式
• 4.3.1 UART 通信方式简介
• 4.3.2 下层通信协议
• 4.3.3 上层通信协议
• 4.3.4 SIM300C 的通信控制
• 4.4 系统数据存储方式
• 4.5 应用程序的设计
• 4.5.1 系统任务划分
• 4.5.2 系统中断制定
• 4.5.3 系统软件总体设计
• 4.5.4 各个任务的具体实现
• 4.5.5 各个中断的具体实现
• 4.6 系统软件的设计特点
• 4.7 本章小结
• 第五章 软件调试与系统测试
• 5.1 软件调试
• 5.1.1 调试步骤与方法
• 5.1.2 调试总结
• 5.2 系统流量测试
• 5.2.1 测试介绍
• 5.2.2 测试结果及分析
• 5.3 系统联合测试
• 5.3.1 测试介绍
• 5.3.2 测试结果
• 5.3.3 测试结论
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间的科研和研究成果