无线传感器网络测试平台设计方法研究

摘要

随着无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)的深入研究和广泛应用，WSN的监测变得越来越重要。无线传感器网络在各个领域得到了广阔的应用，实时监测在研究和开发WSN过程中具有重要意义。为了高效地完成实时监测的任务，面向实时监测的WSN系统在具有数据采集、数据处理及大量数据无线传送功能的同时，必须满足周期性数据采集和低功耗传输的需求。
　　 本文提出了一种无线传感器网络测试平台的设计方法，主要包括无线传感器网络测试平台的组成、侦听节点程序设计、USB数据通信以及协议分析软件的设计。侦听节点的功能是侦听无线传感器网络传输的数据包（符合802.15.4标准），对数据进行封装后转化为USB协议规定的数据格式，通过USB接口上传至PC机。侦听节点使用德州仪器(TI)公司的CC2531 USB Dongle，该设备采用了2.4GHz的CC2531芯片，集成了一个高性能的处理器模块和射频模块，同时具有USB控制器，可以直接通过USB接口与PC机通信。侦听软件的开发采用IAR集成环境，完成了数据的采集、预处理以及上传等功能。协议分析软件是测试平台的数据分析中心。它通过对数据包的获取、数据解析和显示来测试网络通信的能力，能够提高产品的开发效率，大大减小风险和成本。
　　 本测试系统与待测WSN相互隔离，不占用WSN资源和带宽，克服了主动式测试系统干扰待测WSN的缺点。实验结果表明，该测试系统工作稳定，能够有效监测WSN的组建过程和各种网络状态信息。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文结构安排

第2章 WSN通信协议

2．1 常见个域网通信协议比较

2．1．1 Wi-Fi

2．1．2 UWB

2．2 IEEE 802．15．4标准

2．2．1 LR-WPAN体系架构

2．2．2 LR-WPAN网络拓扑

2．2．3 MAC子层

2．2．4 物理层

2．3 Zigbee协议

2．3．1 Zigbee与IEEE 802．15．4的关系

2．3．2 Zigbee协议栈

2．3．3 应用层

2．3．4 网络层规范

2．3．5 网络拓扑

第3章 WSN测试平台设计方案

3．1 网络测试平台系统构架

3．2 硬件平台

3．3 数据通信的设计

3．4 软件设计方案

3．4．1 侦听节点软件设计方案

3．4．2 协议分析软件设计方案

第4章 侦听节点及协议分析软件设计

4．1 侦听节点软件设计

4．1．1 命令交互模块

4．1．2 RF包收发模块

4．1．3 数据传输模块

4．2 协议分析软件设计

4．2．1 USB初始化模块

4．2．2 命令控制模块

4．2．3 数据接收存储模块

4．2．4 数据解析模块

第5章 实验及结果分析

5．1 系统搭建

5．2 数据通信

5．3 Zigbee协议数据侦听

第6章 总结与展望

参考文献

致谢