基于LoRa的无线传感器网络设备丢包监测系统的设计与实现

摘要

近年来，无线传感器网络技术不断发展，应用广阔，几乎涉及到社会经济活动中的各个领域。尤其以LoRa为代表的物联网无线传输技术出现，这将是新的技术革命。开发LoRa设备的测试工具对LoRa设备的无线传感器网络的研究和发展具有重要的意义。本文针对基于LoRa设备的WSN网络，提出了基于DMA通信的终端设备的获取数据的方式和一种基于检测属性的丢包检测方法，设计了一种能够支持代码插桩的通信结构和一种改进的多链HashMap数据结构，以及基于多链HashMap的数据包匹配算法。设计并实现了一个WSN设备的监测系统，该系统通过将终端和基站的数据包进行比对能够进行丢包实时监测，有助于硬件开发人员对硬件设备进行分析管理。 LoRa设备具有低功耗、传输速率低、远距离传输等特点，所以造成了LoRa设备的处理能力有限，传统的传输数据获取方法引入的额外代价将导致系统性能下降，因此本文:(1)提出了基于DMA通信的终端设备的数据获取方式，并设计了一种能够支持代码插桩的通信结构，实现了监测属性的定制化，及相关属性获取的低代价。(2)在此基础上论文设计并实现了PC监测软件，提出了一种改进的多链HashMap数据结构，以及基于多链HashMap的数据包匹配算法。 本文最后对本监测系统进行的测试表明，本监测系统能够正确获取本设计中的LoRa终端和基站的无线传输过程中的一些属性和数据包内容，并对终端和基站的数据包进行匹配计算获取系统性能测试的丢包率等指标，从而为Lora设备的分析和改进提供了重要途径。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1课题研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1国内研究现状

1．2．2国外研究现状

1．3论文研究内容及创新点

1．4论文结构安排

2．1系统概述

2．2DMA通信

2．3代码插桩

2．4多链HashMap

2．4．1公共属性匹配

2．4．2多链HashMap数据结构

2．4．3多链HashMap原理

2．5本章小结

第三章LoRa设备与监测软件通信设计与实现

3．1终端节点与PC端软件通信

3．1．1终端设备结构

3．1．2开发环境介绍

3．1．3终端节点与PC端通信设计与实现

3．2基站与PC端软件通信

3．2．1基站设备结构

3．2．2开发环境介绍

3．2．3基站与PC端通信设计与实现

3．3本章小结

第四章监测软件的设计与实现

4．1软件系统设计

4．1．1开发平台选择

4．1．2JavaFX技术简介

4．1．3软件功能设计

4．2用户界面设计

4．2．1界面布局设计

4．3代码插桩设计与实现

4．3．1终端节点代码插桩设计与实现

4．3．2基站代码插桩设计与实现

4．4数据监听设计与实现

4．4．1 TCP通信设计与实现

4．4．2数据包比对设计与实现

4．5本章小结

第五章实验与测试

5．1多链HashMap测试

5．2单终端测试

5．3多终端测试

5．4本章小结

第六章总结与展望

6．2工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况