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本科毕业设计(论文)基于Contiki的无线传感网数据采集系统学院自动化学院专业物联网工程年级班别2012级(2)班学号3112001454学生姓名龚国宁指导教师王涛2016年6月基于Contiki的无线传感网数据采集系统龚国宁自动化学院摘要近年来,随着微机电系统(MEMS)、无线通信网络和嵌入式系统等技术的飞速发展,各种新技术的融合,出现了许多信息获取和处理的新模式,无线传感器网络就是其中一例。无线传感器网络可用来监控环境、机器甚至人类自己,从而真正实现“普适计算”的理念。无线传感器网络具有十分广阔的应用前景,己经引起了世界许多国家军事界、学术界和工业界的高度重视,同时,在基础理论和工程技术上对课题的研究都是巨大的挑战。随着社会的发展,由大量体积小、资源受限而且具有一定通信能力和计算能力的传感器节点组成的无线传感器网络WSN得到快速发展。它在物联网中得到了广泛的应用,已经成为一个研究热点。无线传感器网络的操作系统是整个网络的核心,它的各种性能直接影响系统的功能。本文采用开放源代码的Contiki无线传感器网络操作系统。首先对Contiki操作系统的内核进行研究,然后对系统的移植技术进行深入的分析,采用模块化和层次化的方法将系统移植到MSP430F1611硬件平台上,使系统能在节点上正常运行。关键词:无线传感器网络,Contiki操作系统,移植,CC2420与MSP430AbstractIntherecentyears,astherapiddevelopmentofMEMS,wirelesscommunicationnetwork,embeddedsystem,andtheinteractionofallkindsofnewtechnologies,manynewmodesofinformationobtainingandprocesscomeintobeing.Wirelesssensornetworkisoneofthem.WSNcanbeusedtomonitortheenvironment,themachinesandeventhepeople;hence“ubiquitouscomputing”willcometrue.WSNhaswideapplicationfields,soithasbeenpaidhighattentionbythemilitary,theacademes,andtheindustrialfromalltheworld.Meanwhilethisprovidesmanychallengesintheacademefoundationsandtechnologies.Withthedevelopmentofsociety.WSNgotveryfastdevelopmentwhichiscomposedofalargenumberofsmall,resource-restrainedsensornodeswithcomputingandwirelesscommunicationabilities.IthasbeenwidelyusedintheInternetofthingsandbecomesaresearchhotspotofinformationtechnology.Wirelesssensornetworkoperatingsystemisthecoreofthewholenetwork.,Itsperformancedirectlyaffectssystemperformance.WeusetheContiki,theoperatesystemofopensourcewirelesssensornetwork.First,theOSkernelisstudiedandthenthetransplantationtechnologyisanalyzeddeep.Inordertomakethenodework,theOSistransplantationtotheMSP430hardwareplatformsuccessfullythroughmodularmethodandhierarchical.Keywords:wirelesssensornetwork,Contikioperatesystem,portingCC2420andMSP430目录1绪论..................................................................11.1研究背景..........................................................11.2研究内容..........................................................11.3研究意义..........................................................12无线传感器网络平台及其操作系统简介....................................22.1节点的组成........................................................32.2网络传感器网络的体系结构及整体构建................................42.3无线传感器操作系统简介............................................42.4Contiki操作系统...................................................52.4.1Contiki操作系统简介.........................................52.4.2Contiki操作系统特点.........................................62.4.3Contiki系统架构分析.........................................72.4.4Contiki系统的内核主要特点...................................82.4.5Contiki系统中的进程.........................................92.4.6Contiki源代码结构分析......................................103绍硬件介绍...........................................................123.1CC2420芯片介绍...................................................123.1.1CC2420性能特点.............................................123.1.2CC2420芯片内部结构.........................................123.1.3CC2420典型应用电路.........................................133.2MSP430简介.......................................................143.2.1MSP430特点.................................................144Contiki操作系统移植与实验............................................174.1移植注意的问题...................................................174.2将Contiki操作系统移植到IAR环境的配置...........................174.3将Contiki内核文件导入工程中.....................................214.3.1platform目录的操作.........................................214.3.2cpu目录的操作..............................................225实验结果.............................................................236结论与展望...........................................................24参考文献................................................................25致谢....................................................................2711绪论1.1研究背景近年来在物联网[1]发展的趋势下,微机电系统(MEMS)、低功耗高集成度电子器件及无线通信技术的快速发展,导致低成本、微体积、多功能的无线传感器节点设备的出现。在未来几年内,无线传感网络(WSN)将对人们的日常生活和几乎所有军工业领域带来巨大影响。尤其随着无线通信和射频技术的不断发展,具有布局灵活、低成本、组网便捷的特点的无线数据采集系统正在逐渐取代传统的有线数据采集系统。科技发展的脚步越来越快,人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术,也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展,并将会带来一场信息革命。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络(WSN,wirelesssensornetworks)综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送到需要这些信息的用户。1.2研究内容本文在充分了解国际国内研究发展状况和查阅相关的文献资料的基础上,对无线传感器网络的节点与操作系统技术进行了初步研究。探讨将Contiki操作系统移植到无线传感器节点上。本文的内容安排如下:1、绪论,介绍无线传感网络的发展趋势。2、简要分析无线传感器网络的体系结构和特点、Contiki操作系统。3、硬件节点的介绍。4、Contiki操作系统的移植。5、全文的总结和展望。1.3研究意义本文研究的意义,就是从实际项目出发,开发一款无线传感器网络节点,能满足不断变化的应用需求以及具有一定的实用价值,并且能够产生一定的经济效益,促进生产力的发展。由于无线传感器网络是一种新兴技术,因而无线传感器网络研究可以继承的资源也十分有限,设计并且实现无线传感器节点,搭建一定规模的实验平台自然也就成2为了无线传感器网络研究初期的一个主要任务。到目前为止,国内外已经出现了众多试验节点,典型的有MicaZ、Telos、Imote、Imote2和DSYS25等[2]。32无线传感器网络平台及其操作系统简介无线传感器网络与无线自组网络(AdHoc)有相似之处,但存在很大的区别。无线传感器网络的节点数比AdHoc网络大,因此分布更为稠密,节点更容易出现故障,环境干扰和节点故障造成网络的拓扑结构经常改变。在通常情况下,大多数的传感器的节点是固定不动的,同时还具有节点资源受限、网络动态性强、以数据为中心等特点。2.1节点的组成无线传感器网络是由大量靠近或处于待检测目标内部的传感器节点组成。在不同的应用中,节点的组成略有不同,如图2-1所示,但都包括传感器单元(传感器及相关信号处理和数模转换等)、处理单元(C
本文标题:基于Contiki的无线传感网数据采集系统
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