基于IEEE802.15.4协议的无线图像传输终端的研究与实现

摘要

随着计算机网络技术的飞速发展，出现了许多不同的无线网络。根据目前的技术标准和将来的发展趋势来看，这些网络可分为无线广域网(WAN)、无线局域网(WLAN)和无线个人区域网(WPAN)。其中WPAN近两年来发展尤为迅速，它使得人们能摆脱有线的束缚，能在近距离内实现各种设备间的无线通信。蓝牙和2004年12月推出的ZigBee以及还未推出正式标准的无线传感器网络都属于WPAN。与其他两种网络相比，WPAN的特点为应用范围广，功耗低，适用于近距离无线通信范围。由于其特点，这种网络最适合用于近距离有多点通信要求的场合。IEEE组织对WPAN的规范标准主要集中在802.15中，其中作为ZigBee网络物理层和媒体接入控制层(MAC层)标准的IEEE802.15.4是其中的一员。由于IEEE802.15.4协议具有低功耗，低成本和高稳定性的特点，ZigBee网络技术得到了广泛的应用和长足的发展，使ZigBee技术能够运用于多节点的环境监测和控制(如仓库，大楼及家居，汽车电子，医用设备等)，为人们带来更多的便利和安全。 虽然现在已有一些大公司已研发出支持IEEE802.15.4的专用无线收发芯片，如Freescale公司的MC13192，Chipcon公司的CC2420DB以及Helicomm公司的HelicommIPLink2.4GHzEZDK模组等[1]，但国内比较难以得到此类芯片，所以国内的开发者很难得到此类芯片和开发平台进行研究和开发。为了能在目前阶段开展这方面的研究，本文提出了一个研究方案，即使用非专用无线收发芯片和嵌入式芯片实现基于IEEE802.15.4网络协议的通信仿真模块，以此对基于IEEE802.15.4协议的无线图像传输终端进行研究并对其性能作出评估与分析。本论文首先简述了当今WPAN的发展趋势，介绍了IEEE802.15.4协议的发展和前景，然后对该协议进行深入的研究和解读，接着本文根据该协议和8位SoC芯片系统以及非专用无线模块的特点，设计和实现了可供IEEE802.15.4通信协议进行仿真的仿真模块。使用该模块完成了多点数据传输的网络设计和无线图像传输终端的应用实现。 论文中使用了理论结合实际的研究方法，即从理论到实践，并在最后加以验证。文章首先详细地分析了无线网络的特点及相关技术，然后根据网络层次的顺序研究了IEEE802.15.4网络协议，在完成理论研究之后设计了一个使用通信协议仿真模块的终端设备，文章最后给出了该终端设备的运行实验结果。在结束时回顾了本文所做的工作，提出了改进意见，并展望了IEEE802.15.4协议未来的应用。 论文中所实现的无线图像传输终端可使用在大楼内或商场内用于广告和警示或使用在课堂教学方式的改革等方面，该模型还可以配合各种传感器构成传感器网络用于大楼监控，环境监测和家居智能管理等。 本人对论文所作的贡献：1.深入地解读了IEEE802.15.4网络协议，并详细地分析和研究了协议中的各种机制。 2.根据现在国内对该方向开展研究的需要，提出了构建一种基于IEEE802.15.4协议通信的仿真模块。该模块使用8位单片机与高频通信模块加以实现，可用于各种实验系统中作开发研究使用。 3.使用IEEE802.15.4协议通信仿真模块构成了一个无线图像传输终端，并给出实验结果与分析。希望能以此应用为实例，进一步推动IEEE802.15.4网络协议的广泛应用。

目录

文摘

英文文摘

学位论文独创性声明及学位论文授权使用声明

第一章绪论

第二章IEEE802.15.4协议的研究

第三章IEEE802.15.4协议通信仿真模块的设计与实现

第四章无线图像传输终端的实现

第五章实验验证

第六章回顾与总结

附录 硕士期间的工作

英文缩写-中文对照表

参考文献

后记