基于Zigbee的嵌入式无线网络网关的设计开题报告

 2021-08-08 11:01:31

1. 研究目的与意义

Zigbee是目前较为流行的无线传感器网络,广泛用于物联网应用,Zigbee网络所采集的数据需要传送给PC机进行显示和存储,而对Zigbee网络的管理和控制命令也需要通过PC机向Zigbee网络下达,因此需要设计一个PC机与无线传感器网络节点的通信软件,即网络连接网关。

有了网关之后,我们就可以实现通过因特网远程访问、管理和控制无线传感器网络。

2. 国内外研究现状分析

国外ZigBee技术现状及发展趋势:为了推动ZigBee技术的发展,Chipcon、Ember、Freescale、Honeywell、Mistubishi、Motorola、Philips和Samsung等公司共同成立了ZigBee联盟(ZigBee Alliance),包括许多IC设计、家电、通讯设备、IP服务提供、玩具等厂商相继加入,目前该联盟已经包含150多家会员。在ZigBee Alliance的成员中,有不少是提供ZigBee解决方案的业者。 由于基于ZigBee协议的无线传感网是国外几大芯片巨头联合发起推广的,所以在ZigBee传感网的研究和应用上面国外走的比较靠前,并且相应的技术也比较先进,商用项目也比国内多。其中Chipcon公司(被德仪兼并)是世界上首家推出ZigBee片上系统解决方案芯片的公司。其推出的芯片完全兼容Zigbee协议栈,对推动无线传感网的发展提供了强大的动力。目前该公司被TI兼并后仍然不断完善片上系统,同时TI也提供相应的完全免费的ZigBee协议栈供业内工程师使用。此外还有飞思卡尔半导体,飞利浦等也都推出了自己的片上系统解决方案和相应的协议栈。另外有UC Berkeley(加州大学伯克利分校)开发的开放源代码操作系统,专为嵌入式无线传感网络设计的操作系统:TinyOS,也在受到各大公司的追捧。 国内ZigBee技术现状及发展趋势:国内不少人已经开始关注ZigBee这门新技术,而且也有不少单位开始涉足ZigBee技术的开发工作,然而,由于ZigBee本身是一种新的系统集成技术,应用软的开发必须和网络传输,射频技术和底层软硬件控制技术结合在一起。因而深入理解这个来自国外的新技术,再组织一个在这几个方面都有丰富经验的配套队伍,本身就不是一件容易的事情,因而,到目前为止,国内有关ZigBee产品还是比较少。

3. 研究的基本内容与计划

1.了解和熟悉ZigBee无线传感器网络、嵌入式系统编程方法以及单片机与PC机的通信方式,编写USB接口通信驱动程序,实现ZigBee模块与PC机的通信。2.了解和熟悉Iternet网络的通信方式,编写两台PC机通过TCP/IP协议进行远程通信的程序。3.用VC或C#等语言编写数据显示和控制人机界面程序。该程序由服务端模块和客户端模块组成,操作界面在客户端实现,服务端模块安装在通过USB接口与ZigBee模块直接连接的PC机上。用户在客户端输入操作命令,客户端模块将操作命令通过网络远程传送给服务端模块,由服务端模块通过USB接口将命令传送给ZigBee模块,实现远程向ZigBee模块下达控制命令的功能。ZigBee模块所采集的数据通过USB接口传送给PC机的服务端模块,服务端模块通过网络将数据传送给客户端,由客户端进行实时显示、存储。

4. 研究创新点

ZigBee是一种近距离,低功耗,低数据速率,低成本的无向无线通信技术,主要是和于自动控制,传感,监控和远程控制等领域,可以嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能。

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