基于ARM和ZigBee技术的测控系统研究与设计

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mnwang2008
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随着嵌入式技术的飞速发展,传统的测控系统正逐渐被无线化、网络化、智能化的嵌入式远程测控系统所替代。ARM是一种低功耗、高性能的32位RISC处理器,在嵌入式领域占有主流地位。ZigBee技术具有低功耗、低复杂度、低成本的特点,适合一些布线困难,环境复杂的测控场合。因此,将ARM和ZigBee技术引入远程测控系统具有广阔的应用前景。本文主要完成以下几个方面工作:(1)提出了基于ARM和ZigBee技术的嵌入式远程测控系统总体方案,该方案在测控现场布置ZigBee无线传感网络,在ARM网关上部署嵌入式Web服务器,远程客户端通过互联网访问系统网关,实现对测控现场的数据查询和实时控制。(2)基于CC2530片上系统,设计了ZigBee网络中测控节点和汇聚节点的硬件电路。构建实现嵌入式Web服务器功能的网关,针对基于ARM9的mini2440开发板对Linux内核进行移植,并构建U-Boot和YAFFS2根文件系统,实现网关Linux操作系统的搭建。(3)构建ZigBee无线传感网络,分析Z-Stack协议栈的软件架构和组网流程,设计了适合测控现场的树型网络拓扑。通过对协议栈APP层程序的设计和HAL、MAC、ZDO层代码的移植,并且在ZigBee网络无线链路上实现Modbus RTU协议,使测控节点能够对测控现场的电流、电压、继电器状态信息进行周期采集,与汇聚节点无线通信,将数据上报给服务器,测控节点同时能够响应无线查询和控制指令,实现继电器和电压模拟量输出的控制功能。(4)将嵌入式Web服务器Boa和嵌入式数据库SQLite3移植到网关,使网关同时实现嵌入式Web服务器的功能。设计了测控系统的操作界面,编写CGI程序和网关应用程序,处理客户端请求和测控现场数据,实现系统对测控现场的数据解析、存储、查询和控制功能。对本文设计的嵌入式远程测控系统进行测试,结果表明传感网络的数据采集与控制、无线数据收发以及网关的数据处理性能均满足设计要求。
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