ZigBee基于开源硬件的无线物联网设计(2)

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2.1系统总体方案设计.3

2.2 嵌入式操作平台.... 4

2.2.1 开源硬件 4

2.2.2 嵌入式操作系统4

2.3 ZigBee 近距离无线通信技术..... 5

2.3.1 ZigBee 技术简介.....5

2.3.2 ZigBee 设备类型.....5

2.3.3 ZigBee 网络协议栈框架...6

2.3.4 ZigBee 网络拓扑结构..6

2.4本章小结.7

第三章系统的硬件设计....8

3.1开源硬件平台....8

3.2 Banana Pro系统板初始化..... 8

3.2.1 Linux 操作系统简介.... 8

3.2.2 在Banana Pro安装Linux 系统..9

3.3 ZigBee 无线传输电路设计...9

3.3.1 无线数据通信模块选择...9

3.3.2 ZigBee 无线网络节点设计. 10

3.4 传感器模块..... 14

3.4.1 温湿度传感器选择....14

3.4.2 DHT11硬件接口电路设计..14

3.5本章小结.....15

第四章数据采集系统设计..16

4.1 wifi 无线接入点的配置..16

4.1.1 加载无线模块.. 16

4.1.2 安装配置 hostapd.16

4.1.3 DHCP 的安装及配置.18

4.1.4 安装网桥..... 20

4.2 温湿度采集软件设计.....20

4.3 ZigBee 无线网络软件设计..22

4.3.1 开发环境简介. 23

4.3.2 协调器软件设计....23

4.3.3 终端节点软件设计....32

4.4 本章小结....33

第五章调试.34

5.1 zigbee 通信功能测试.34

5.2 网关性能测试.36

5.3 本章小结....38

结论...39

致谢...40

参考文献... 41
第一章绪论1.1 课题背景及研究意义物联网的定义：“物联网是一种连接渠道，依照一定的系统要求，将感应模块和应用系统如：射频识别模块，红外感应模块以及全球定位系统和激光扫描等设备与互联网连接[1]，通过数据的交换实现通讯功能，是一种集智能识别、监控、管理、跟踪定位于一身的网络[2]。物联网具有非常鲜明的特质，主要包括：（1）与其他设备和用户的彼此通信联系。（2）强大的智能识别与自主通信能力。（3）实现环境干净便捷，处理信息快速高效并且高度智能化。（4）应用领域广泛，推进技术与经济飞速发展，前景广阔。物联网的这些特质可以让人们的生活方式得到极大的改善，可以说是人类社会的信息化发展方向。物联网产业可以带动一部分企业和个人完成自主创业和就业，也是现今政府及各方人士发展经济的重点。但是物联网的规模化的发展仍面临着一系列的问题和挑战，首先是物联网平台的整合和规范，需要制定一系列的协议，和标准的物联网平台接口，供用户自己设备的连接和信息数据的存放处理。然后是基础网络的建设和优化问题，物联网是大数据的产物，需要大量的数据传输，要有高速的数据接口及快速存储技术，并对无线网络基础设备进行改革。然后是专业人才的培训，和创新技术的开发，使物联网利用互联网和硬件的连接让数据深入到人们的生活，为人类服务。物联网是未来的发展趋势，是第三次的世界信息领域的浪潮，要解决一系列问题，仍需要各国政府和专业人士作出努力，无线物联网的设计可以解决一些物联网的基础建设问题，如数据传输空间隔阂，多点检测的难控制问题，及数据的汇总上传互联网的问题。
本文主要设计的是基于 ARM 与 ZigBee 技术的无线物联网的设计，利用无线传输的方便性将环境中的数据进行采集并通过开源硬件进行处理和上传，来实现无线物联网的功能。1.2 国内外无线物联网研究现状我国对物联网技术的研究甚为重视，早在 10 年前就已经开始了物联网的探求欲研究，最近 5 年国家也出台了更多的政策扶持此项研究，有关企业与 211，985 高校联手，在物联网产业化发展的道路上迈出了最基础的一步，为物联网在中国的成长奠定了结实的基础。国内研究现状：UbiCell 是由南京邮电大学研究的有无线收发功能的芯片，可实现高精度的测量和快速的数据传输，并且基于硬件设计了相应的软件平台DisWare，支持多种操作系统，使无线物联网的开发方便了许多；中国科学院研究出了 GAINSJ一系列的传感器节点可实现物联网各种网络的构建；香港科技大学利用 Telos 平台开发了具备低功耗高速的无线节点。还有国内的公司研究出了无线压力传送器 CS-IPT，源[自-751*`论/文'网·www.751com.cn/被广泛用于油井，天然气等的压力监测。国外研究现状：美国的加州大学建立了 WINS 无线传感器研究的实验室；麻省理工学院对低功耗无线的研究比较深入；州立克利夫兰大学研究了基于 IP移动网与传感网络的连接；另外微软，霍尼韦尔，英特尔等公司也和许多大学合作建立自己的实验室；芯片制造德州仪器，Atmel 也投入大量金钱和资源针对物联网开发自己的无线芯片。但是机遇往往伴随着挑战，我国在物联网推动进程中也表现出了很多劣势，如统筹规划不合理；投入与产出不成正比；国人缺乏创新精神，大量引用别国技术‘物联网发展模块化，地域化，难以实现资源共享；核心技术难以突破，系统化规模化发展步履维艰。