| 【中文题名】 | 基于PXA270的无线传感器网络汇聚节点设计与实现 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 计算机科学与技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-23 |
| 【中关键词】 | 无线传感器网络,汇聚节点,嵌入式系统,信号完整性,电磁兼容, |
| 【英关键词】 | Wireless Sensor Network （WSN）,Sink Node,Embedded System,Signal Integrity （SI）,Electromagnetic Compatibility （EMC）, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>传感器的应用 |
| 【论文摘要】 | 现代传感器技术、计算机技术和无线通信等技术的进步，推动了具有现代意义的无线传感器网络的产生和发展。一个典型的无线传感器网络从硬件上通常包括传感器节点、汇聚节点(网关节点)和管理节点。其中，汇聚节点用于将从各个传感器节点得到的数据进行融合、以及负责与外界的通信，它是基于嵌入式系统来实现的。
本文以建立一个实用的无线传感器网络汇聚节点为背景，结合国家自然科学基金“感知任务适应性分配策略与实现机制研究”，深入研究了传感器网络的硬件设计原则与节能机制，采用高速数字电路设计原理与嵌入式系统设计流程，设计并实现了汇聚节点。论文主要分为三个部分：
1．系统的总体设计：在传感器网络的应用特点基础上，分析了汇聚节点的功能需求与设计原则，讨论了嵌入式系统中软硬件协同设计的流程，从而确定了实现一个功能完善的汇聚节点的概要设计。
2．系统的硬件实现：首先确定各个硬件模块的选型，并设计出电路原理图；然后在分析高速数字电路设计中信号完整性和电磁兼容的基础上，设计出PCB图；最后制作出样品并通过了硬件调试。
3．系统的软件实现：分析了一个通用嵌入式系统的软件系统构成，包括Bootlo... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
3-4 |
|
Abstract |
4-5 |
|
目录 |
5-7 |
|
第一章 绪论 |
7-11 |
|
1.1 概述 |
7-9 |
|
1.1.1 无线传感器网络概念 |
7 |
|
1.1.2 无线传感器网络结构 |
7-8 |
|
1.1.3 无线传感器网络硬件平台设计 |
8-9 |
|
1.2 本文的主要任务 |
9-11 |
|
第二章 汇聚节点总体设计 |
11-19 |
|
2.1 嵌入式系统设计 |
11-12 |
|
2.2 汇聚节点功能的需求分析 |
12-14 |
|
2.3 汇聚节点的概要设计 |
14-18 |
|
2.3.1 处理器的选型 |
14-15 |
|
2.3.2 操作系统的选择 |
15-18 |
|
2.3.3 汇聚节点的设计方案 |
18 |
|
2.4 本章小结 |
18-19 |
|
第三章 汇聚节点硬件的原理设计 |
19-32 |
|
3.1 PXA270处理器概述 |
19-20 |
|
3.2 系统基本外围扩展 |
20-25 |
|
3.2.1 电源电路 |
20-23 |
|
3.2.2 复位电路 |
23-25 |
|
3.2.3 JTAG接口电路 |
25 |
|
3.3 存储系统扩展 |
25-28 |
|
3.3.1 FLASH接口电路 |
26-27 |
|
3.3.2 SDRAM接口电路 |
27-28 |
|
3.4 通信接口 |
28-31 |
|
3.4.1 串行接口电路 |
28-29 |
|
3.4.2 10M/100M以太网接口电路 |
29-31 |
|
3.4.3 其他接口电路 |
31 |
|
3.4.4 汇聚节点的内存映象 |
31 |
|
3.5 本章小结 |
31-32 |
|
第四章 汇聚节点的PCB设计、实现与硬件调试 |
32-47 |
|
4.1 信号完整性 |
32-37 |
|
4.1.1 信号完整性概述 |
32-34 |
|
4.1.2 传输线效应 |
34-35 |
|
4.1.3 串扰分析 |
35 |
|
4.1.4 仿真工具 |
35-36 |
|
4.1.5 汇聚节点对信号完整性的处理 |
36-37 |
|
4.2 高速PCB设计 |
37-43 |
|
4.2.1 叠层 |
38 |
|
4.2.2 元器件布局 |
38-40 |
|
4.2.3 布线 |
40-41 |
|
4.2.4 地线设计 |
41-42 |
|
4.2.5 元器件的选择 |
42-43 |
|
4.2.6 设计规则检查 |
43 |
|
4.3 汇聚节点硬件系统的调试 |
43-46 |
|
4.3.1 电源、晶振及复位电路调试 |
43-44 |
|
4.3.2 CPU与JTAG接口电路调试 |
44 |
|
4.3.3 FLASH与 SDRAM电路调试 |
44-45 |
|
4.3.4 以太网接口调试 |
45 |
|
4.3.5 硬件调试经验总结 |
45-46 |
|
4.4 本章小结 |
46-47 |
|
第五章 汇聚节点的系统软件实现 |
47-63 |
|
5.1 嵌入式软件系统及其开发流程 |
47-48 |
|
5.2 引导加载程序 BootLoader的分析与实现 |
48-53 |
|
5.2.1 BootLoader的概念 |
48-49 |
|
5.2.2 Blob的stage1 |
49-50 |
|
5.2.3 Blob的stage2 |
50-52 |
|
5.2.4 关于串口终端 |
52-53 |
|
5.3 Linux操作系统移植 |
53-57 |
|
5.3.1 嵌入式linux内核分析 |
53-55 |
|
5.3.2 Linux的移植过程 |
55-57 |
|
5.4 设备驱动程序 |
57-62 |
|
5.4.1 网络设备驱动程序分析 |
58-60 |
|
5.4.2 汇聚节点 CS8900网络驱动实现 |
60-62 |
|
5.5 本章小结 |
62-63 |
|
第六章 总结与展望 |
63-64 |
|
参考文献 |
64-67 |
|
发表论文和参加科研情况 |
67-68 |
|
致谢 |
68-69 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.382994 |
