基于ZigBee技术的无线传感器网络物理层与MAC层研究与设计

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IEEE802.15.4标准是构建低速无线个域网的新技术之一,它不仅具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点,而且具有可靠性高、组网简单灵活的优势,主要适用于短距离、低速率的数据传输领域。 本文首先介绍了IEEE802.15.4无线通信协议、网络的构成和通信方式;分析了标准中物理层和媒质访问控制层提供的各种原语服务;对于在层与层之间传递的帧类型、结构作了归纳总结。 接着,从低功耗、低成本节点设计的角度出发,对要实现的无线传感器节点进行了功能分析,并划分为各个功能模块,以利于系统的实现。随后,设计了基于LPC2138和MC13192的节点硬件电路,完成了平台搭建,并对用到的各具体芯片进行了介绍,同时给出了硬件电路原理图,分析了硬件设计中遇到的问题并给出了解决方法及改进方案。 然后,介绍了系统的软件设计部分,详细介绍了任务分层执行的概念,并设计了一种内存分配回收机制和消息队列的管理方法。详细描述了物理层和MAC层软件的设计过程,重点介绍了底层驱动程序以及MAC层主要的原语。通过所设计的无线传感器星型网络管理软件对所开发的程序作了测试和演示,取得了良好的效果,完成了预期的目标。 最后,对所做的工作进行了总结,提出了改进意见,指出了后续开发工作的目标与方向,并对无线传感器网络的研发做了相关展望。
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