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基于ZigBee技术的嵌入式无线通信节点的设计与实现

作　者: 司荣超
导　师: 方尔正
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: ARM Linux ZigBee CC2430 SPI驱动 TCP/IP
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着嵌入式技术和无线通信技术的高速发展,对短距离无线通信的需求也越来越迫切。ZigBee技术作为近年来新出现的一种低成本、低功耗、低复杂度的短距离无线通信技术,为近场通信提供了一种良好的解决方案。本文综述了嵌入式技术和短距离无线通信技术的发展概况,给出ZigBee技术的特点及国内外的发展动态。设计了基于ZigBee技术的嵌入式无线通信系统的总体方案。完成了无线通信节点的软硬件设计。系统硬件设计方面,从无线通信系统的实际需求出发,选用符合IEEE802.15.4协议标准的CC2430芯片设计无线收发模块,采用基于ARM920T内核的S3C2440微处理器作为嵌入式系统的核心,构建了由S3C2440微处理器和CC2430无线通信模块组成的中心节点硬件平台。同时系统选用MSP430单片机为微处理器,与CC2430无线模块构建了无线通信系统的外围节点部分。整个无线通信系统实现外围节点和中心节点的数据互联。系统软件设计方面,中心节点选用开源的嵌入式Linux作为操作系统,设计了底层驱动程序,以及同PC上位机通过TCP/IP网口传输的通信程序。外围节点的软件设计主要包括MSP430单片机和CC2430无线模块通过SPI接口通信的程序。从而实现了MSP430微处理器到无线模块CC2430到ARM开发系统再到PC上位机的的数据传输。最后对整个系统进行测试,完成短距离数据传输与网络传输。测试结果表明,该系统能够可靠地完成外围节点和中心节点的通信。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 论文背景与意义  9
  1.2 国内外研究动态  9-11
  1.3 嵌入式系统概述  11-12
  1.4 短距离无线通信技术概述  12-14
    1.4.1 短距离无线通信技术的发展概述  12-13
    1.4.2 ZigBee技术简介  13-14
  1.5 论文主要研究内容  14-16
第2章嵌入式无线通信节点硬件设计  16-31
  2.1 系统的总体结构  16-17
  2.2 中心节点硬件系统构成  17-26
    2.2.1 射频芯片CC2430简介  17-19
    2.2.2 无线ZigBee模块的硬件设计  19-20
    2.2.3 ARM开发平台简介  20-24
    2.2.4 ARM处理器与CC2430的SPI连接  24-26
  2.3 外围节点硬件系统构成  26-30
    2.3.1 MSP430单片机简介  26-27
    2.3.2 微处理器外围电路  27-29
    2.3.3 MSP430与CC2430的SPI连接  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章嵌入式无线通信节点软件设计  31-54
  3.1 中心节点软件设计  31-42
    3.1.1 Linux操作系统移植  31-32
    3.1.2 无线收发模块在Linux下的驱动程序设计  32-35
    3.1.3 Linux下驱动程序的设计  35-42
  3.2 外围节点软件设计  42-48
    3.2.1 外围节点数据通信  44-45
    3.2.2 无线模块通信功能实现  45-47
    3.2.3 射频收发  47-48
  3.3 网口数据传输程序设计  48-53
    3.3.1 套接字简介  48-50
    3.3.2 服务器及客户端程序设计  50-53
  3.4 本章小结  53-54
第4章系统调试  54-58
  4.1 驱动程序的编译和安装  54-55
  4.2 系统整体测试  55-57
  4.3 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  62-63
附录  63-64
致谢  64

基于ZigBee技术的嵌入式无线通信节点的设计与实现

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