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基于Si4432的无线配置器软件设计毕业论文

 2022-06-01 21:59:06  

论文总字数:60898字

摘 要

无线传感器网络技术日渐发展,成为国内外研究热点之一。将其应用在光伏电厂汇流箱状态监控系统中以替代传统的铠装485通讯,不仅可以大量减少工程量,节约材料成本,并且给后期运行维护带来极大便利。

在无线传感器网络组建初期或更新部分节点的情况下,针对工程实践中网络节点的通讯参数(频点、波特率、同步字、路由信息等)合理配置的需求,本文设计了一种基于Si4432和MSP430F149的无线配置器。该无线配置设备能够从上位机(服务器端)下载配置参数,通过无线方式对网络节点进行划分和参数设置,还能对节点的路由信息进行监听,是无线传感网络运行维护的必要设备。基于本应用中数据更新频率很高,对数据的实时性要求很高,所以在结构设计上将整个网络划分为多个子网,以利于数据并发上传;在兼顾通讯的高效和信息完备性基础上,设计制定了一套完整的数据通讯协议,实现系统功能;并加入了精简的CSMA/CA机制来避免各节点间的通讯碰撞问题。

该系统实现了低功耗、高可靠性、高灵活性的无线数据传输,空旷环境测试中,在通讯效率和通讯距离上都获得良好的效果。

关键词:无线传感器网络;Si4432;MSP430F149;参数配置;CSMA/CA

The Software Design Of Wireless Configurator Based On The Si4432

Abstract

Wireless sensor network technology has increasingly developed, becoming one of the research hotspots all over the word. It can be applicated in the monitoring system of combiner box state to replace the traditional application which uses armoured 485 to communicate. It can not only reduce the work amount, save the cost of materials, but also bring great convenience for later operation and maintenance.

When we are forming or updating the wireless sensor network , in view of the engineering practice of the the demand of rational allocation of network node working parameters (frequency, baud rate, synchronization word, routing information, etc.) , this paper designs a wireless configurator based on Si4432 and MSP430F149 .This wireless configuration equipment should be able to download configuration parameters from the PC(server), and divide network nodes and complete parameter settings through the wireless way .It can also monitor node routing information.It is the necessary equipment for the operation and maintenance of wireless sensor . Because of the high frequency update and the demand of realtime of data, the whole network is divided into multiple subnets in order to facilitate data concurrency upload. Paying attention to the efficiency of communication and completeness of information , the system design a set of complete data communication protocol to realize the system function. The system also uses the streamlined CSMA/CA mechanism to avoid sending conflicts among different from device, which greatly improves the accuracy and the real-time performance and reliability of the system.

The system has realized the low power consumption, high reliability and high flexibility of wireless data transmission. In the test in open environment, the efficiency and distance of communication had a good result.

Keywords: Wireless sensor network, Si4432, MSP430F149, Parameter configuration,

CSMA/CA

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及研究现状 1

1.1.1 无线传感器网络的概念 1

1.1.2 无线传感器网络的发展历程及研究现状 1

1.1.3 无线传感器网络通讯技术分类 3

1.1.4 无线传感器网络结构 3

1.1.5 无线传感器网络的特点 4

1.2 研究目的及意义 5

1.3 论文工作及安排 6

第二章 配置器系统总体方案设计 8

2.1 无线传感网络拓扑结构设计 8

2.2 配置器系统功能设计 8

2.3 无线传感网络硬件系统简介 9

2.3.1 无线通讯模块的选择 9

2.4 软件开发环境 11

第三章 无线配置器软件功能模块设计 12

3.1 Mac层协议 12

3.2 数据收发机制 13

3.2.1 无线发送 13

3.2.2 无线接收 13

3.3 系统主要功能的实现 15

3.3.1 参数信息表下载 15

3.3.2 节点参数配置 16

3.3.3 节点参数读取 21

3.4 精简的CSMA/CA协议 23

3.4.1 CSMA/CA原理 23

3.4.2 精简的CSMA/CA 24

3.5 本章小结 25

第四章 驱动模块程序设计 26

4.1 MCU初始化程序模块 26

4.1.1 控制模块初始化 26

4.1.2 Si4432初始化 28

4.1.3 芯片状态转换 29

4.2 串口通信模块 29

4.3 A/D采样模块 31

4.4 定时器模块 32

4.5 按键模块 33

4.6 数据显示模块 34

4.7 串口接收环型存储器的实现 34

4.8 CRC函数 36

第五章 总结 38

参考文献 39

致 谢 40

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