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用于无线网络协议转换的嵌入式网关的设计与实现

作　者: 段雨顺
导　师: 陈曙
学　校: 山东大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: ZigBee技术无线局域网嵌入式系统交叉编译驱动
分类号: TN915.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 261次
引　用: 3次
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内容摘要

近年来,作为小范围内设备通信的最新无线联网技术,ZigBee技术已经引起了人们越来越多的关注。基于IEEE802.15.4标准的ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低成本、低功耗的双向无线通信技术。ZigBee技术已广泛用于工业控制、家庭网络和自动化、楼宇自动化、消费电子、无线传感器网络等多个领域,有望成为今后无线通信的主流技术之一。与此同时,成熟的无线局域网技术(WLAN)正在变革着人们的工作和生活方式。无线局域网接入点作为一种因特网接入方式正被部署到机场、宾馆、咖啡馆、公园等公众热点区域。随着计算机和网络技术的高速发展,嵌入式系统的应用已经渗透到人们工作、生活的各个领域。诸如手机、PDA、MP4等嵌入式产品已经无处不在,嵌入式系统有望成为继PC和Internet之后最伟大的发明。本课题就是根据项目需要,结合以上热点技术,设计开发了用于WiFi与ZigBee无线网络协议转换的嵌入式网关。本文首先对无线ZigBee网络和无线局域网技术进行了介绍;然后,结合要实现的功能,对各部分硬件模块进行了分析,并完成了其硬件电路的设计;最后详细介绍了嵌入式网关开发的软件环境和嵌入式linux系统的移植,并在此基础上,成功完成了嵌入式网关的核心软件开发,包括无线ZigBee协调器模块驱动的开发,以及嵌入式网关客户端和服务器端应用程序的开发。

全文目录

目录  4-7
CONTENTS  7-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
符号说明  13-14
第一章绪论  14-17
  1.1 引言  14-16
  1.2 论文安排  16-17
第二章无线ZigBee网络及应用  17-29
  2.1 ZigBee技术简介  17-21
    2.1.1 定义  17-18
    2.1.2 技术特点与优势  18-19
    2.1.3 网络拓扑结构  19-21
    2.1.4 应用  21
  2.2 ZigBee协议介绍  21-29
    2.2.1 物理层  21-23
    2.2.2 MAC层  23-25
    2.2.3 网络层  25-26
    2.2.4 应用层  26-29
第三章无线局域网原理及应用  29-37
  3.1 无线局域网技术简介  29-33
    3.1.1 无线局域网的概念  29
    3.1.2 无线局域网的工作原理  29-30
    3.1.3 无线局域网的拓扑结构  30-32
    3.1.4 无线局域网的安全  32-33
  3.2 无线局域网的相关标准  33-35
    3.2.1 IEEE802.11系列  33-34
    3.2.2 HIPerLan与HomeRF  34-35
  3.3 无线局域网的特点与应用  35-37
    3.3.1 无线局域网的特点  35
    3.3.2 无线局域网的应用  35-37
第四章用于无线网络协议转换的嵌入式网关的硬件设计  37-44
  4.1 系统硬件电路设计  37-38
  4.2 Cirrus Logic EP9301微处理器  38-39
  4.3 存储器接口电路设计  39-40
  4.4 JTAG接口电路设计  40-41
  4.5 串口电路设计  41-42
  4.6 无线ZigBee收发模块设计  42-44
第五章嵌入式Linux系统的移植  44-56
  5.1 BootLoader设计与实现  44-48
    5.1.1 BootLoader概述  44-45
    5.1.2 Redboot实现  45-48
  5.2 嵌入式开发环境搭建  48-51
    5.2.1 搭建交叉编译环境  49-50
    5.2.2 搭建NFS环境  50
    5.2.3 配置TFTP环境  50-51
  5.3 嵌入式Linux系统移植  51-56
    5.3.1 嵌入式Linux内核配置与编译  51-52
    5.3.2 制作Ramdisk文件系统  52-54
    5.3.3 嵌入式Linux内核与Ramdisk文件系统的烧写  54-56
第六章用于无线网络协议转换的嵌入式网关的核心软件设计  56-73
  6.1 无线ZigBee网络协调器模块的驱动程序开发  56-61
    6.1.1 嵌入式Linux设备驱动开发概述  56-58
    6.1.2 ZigBee协调器无线收发模块驱动程序的开发  58-61
    6.1.3 驱动的调试与加载  61
  6.2 嵌入式Linux下的网络编程  61-73
    6.2.1 嵌入式Linux下socket网络编程介绍  62-63
    6.2.2 嵌入式Linux下socket接口函数  63-65
    6.2.3 嵌入式网关客户端应用程序的开发  65-70
    6.2.4 嵌入式网关服务器端应用程序的开发  70-73
第七章结论与展望  73-75
  7.1 论文总结  73
  7.2 下一步工作  73-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
攻读硕士期间参与的工程项目和发表的论文  79-80
学位论文评阅及答辩情况表  80

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