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基于CAN总线的智能传感器网络系统的研制

作　者: 杨辉
导　师: 于慧敏
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: CAN总线 智能传感器 网络 嵌入式系统 DM365
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文通过对嵌入式系统技术、CAN总线技术的研究,设计一种具有CAN总线接口的智能传感器,可以完成对图像数据、温湿度数据的实时采集和传输,并以智能传感器组建网络系统。网络中的智能传感器具有视频监控、温湿度采集和数据智能分析的作用,利用CAN总线把智能传感器网络节点以及上位机连接为子网络系统,并进一步用以太网方式将各个上位机与监控中心的服务器组网从而构成总体的智能网络系统,能有效满足节点分布广而分散的分布式采集和实时监控的需求。以低成本、低功耗、小型化、多功能的智能节点构建一个功能全而成本低廉的多媒体智能传感器网络。相对于已有的智能传感器,本文设计的智能传感器的一个重要的突破点,是智能传感器可以采集图像数据,并在有限的网络带宽下,利用CAN总线来传输图像数据。从内容上本文可以被划分为三个部分：第一部分主要是基于CAN总线的智能传感器网络系统的总体设计。基于CAN总线的结构、功能及网络特点来陈述本课题的智能传感器网络系统的总体设计与工作原理,最后针对智能传感器网络节点在处理器和网络接口上的方案选择进行介绍。第二部分主要是智能传感器节点的硬件设计。智能传感器由电源模块、数据采集模块、数据处理模块和网络接口模块组成,本文对智能传感器硬件设计的各个模块分别进行详细的介绍,并给出具体的硬件电路设计示意图,最后总结PCB的设计及调试上的心得。第三部分主要是基于嵌入式LINUX的智能传感器软件设计。软件设计方面涉及嵌入式Linux系统的建立,然后基于Linux 2.6内核,对智能传感器的CAN控制器和温湿度传感器的驱动进行设计,最后对智能传感器实现其功能的应用程序设计进行详细描述。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 课题研究的目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究概况  11-13
    1.2.1 基于CAN总线传输的智能传感器的发展现状  11-12
    1.2.2 视频编码及基于CAN总线的视频传输  12-13
    1.2.3 数字媒体处理器及嵌入式系统的发展  13
  1.3 论文的主要工作及论文结构  13-15
第2章 基于CAN总线的智能传感器网络系统总体设计  15-29
  2.1 基于CAN总线的网络系统  15-21
    2.1.1 CAN总线概述  15-17
    2.1.2 CAN总线的分层结构及功能  17-21
    2.1.3 基于CAN总线的网络特点总结  21
  2.2 智能传感器网络系统总体设计与工作原理  21-24
  2.3 智能传感器网络节点设计方案  24-28
    2.3.1 嵌入式处理系统方案选择  25-26
    2.3.2 DaVinci 技术介绍  26-27
    2.3.3 CAN总线网络接口方案选择  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章 智能传感器节点的硬件设计  29-53
  3.1 智能传感器硬件组成及工作原理  29-31
  3.2 智能传感器硬件设计模块介绍  31-46
    3.2.1 数据处理模块  31-39
    3.2.2 数据采集模块  39-41
    3.2.3 网络接品模块  41-44
    3.2.4 电源模块  44-46
  3.3 PCB设计及调试  46-51
    3.3.1 PCB层叠与布局设计  47-48
    3.3.2 DDR电路布线  48-50
    3.3.3 PCB调试  50-51
  3.4 本章小结  51-53
第4章 基于嵌入式LINUX的智能传感器软件设计  53-94
  4.1 嵌入式LINUX系统的建立  53-59
    4.1.1 嵌入式linux系统概述  53-54
    4.1.2 Bootloader的建立  54-56
    4.1.3 内核和根文件系统的建立  56-59
  4.2 智能传感器设备驱动程序设计  59-73
    4.2.1 视频采集前端驱动介绍  61-64
    4.2.2 温湿度传感器驱动设计  64-66
    4.2.3 CAN总线控制器驱动设计  66-73
  4.3 智能传感器应用程序设计  73-87
    4.3.1 数据通信协议  73-78
    4.3.2 应用程序主线程流程  78-82
    4.3.3 温湿度实时采集线程的流程  82-84
    4.3.4 图像编码传输相关线程的流程  84-87
  4.4 实验结果  87-93
    4.4.1 温度湿度来集结果  87-90
    4.4.2 单帧图像采集结果  90-91
    4.4.3 视频录制结果  91-92
    4.4.4 即时视频传输结果  92-93
  4.5 本章小结  93-94
第5章 总结与展望  94-96
  5.1 本文总结  94
  5.2 未来工作展望  94-96
参考文献  96-100
攻读硕士学位期间取得的科研成果  100

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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