基于无线Mesh网络的数据采集控制系统设计与实现-微电子学与固体电子学专业论文.docx

Classified Index: TP274 U.D.C: 621.38 Dissertation for the Master Degree in Engineering DESIGN AND IMPLEMENTATION OF DATA ACQUISITION AND CONTROL SYSTEM BASED ON WIRELESS MESH NETWORK Candidate: Supervisor: Academic Degree Applied for: Speciality: Affiliation： Date of Defense: Degree-Conferring-Institution: Song ZhenGuo Prof. Liu Xiaowei Master of Engineering Microelectronics and Solid-State Electronics School of Astronautics July, 2015 Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘 要 随着无线网络技术的发展，无线 Mesh 网络已经越来越受到重视，已成为未来 新型网络技术重点研究内容。传统的无线局域网（WLAN）覆盖范围小，只能形成 局部网络，部署和安装比较复杂，造成成本高，同时在网络中存在盲区，健壮性差。 而无线 Mesh 网络采用多跳网络方式进行数据传输，在网络中节点可以进行自组 织、自维护，具有覆盖范围广、部署和安装快速、容量大、结构灵活、成本较低、 带宽高等特点。因此，将无线 Mesh 网络作为本文网络技术的重点研究方向。 本文结合嵌入式技术和无线网络技术设计了基于无线 Mesh 网络的数据采集 控制系统。该系统可以采集农业现场的数据信息和控制农业某些设备的状态，选择 无线 Mesh 网络作为网络传输媒介。系统主要分为数据采集控制终端和主控网络模 块两部分，它们之间采用 SPI 总线技术进行交互通信。采用多路采集和控制接口设 计数据采集控制终端中的模拟信号采集模块、数字信号采集模块、数字信号输出模 块，为了避免引入农业现场干扰信号破坏系统电路，每个模块都采用光耦隔离技术 进行电气隔离。同时，主控网络模块中运行 Linux 操作系统，在其上面移植了 SPI 驱动、USB 网卡驱动和 AODV 路由协议，实现了无线 Mesh 网络。系统经过测试， 模拟输入模块采集电流的精度在±5%之内，数字信号采集模块和数字信号输出模 块准确率均达到 98%以上，搭建的无线 Mesh 网络的传输速率降低、延时增加，但 误码率降低、健壮性增强，网络中盲区减少。 本文结合了无线 Mesh 网络技术和嵌入式软硬件技术，同时又克服了传统 WLAN 网络的弊端。实现了一套完整数据采集与控制系统，将对以后农业采集控 制系统发展具有巨大的推动作用。 关键词：无线 Mesh 网络；嵌入式系统；数据采集控制；AODV 路由协议 I PAGE PAGE VI III III Abstract With the development of wireless network technology, wireless Mesh network has been paid more and more attention.,has become one of the key research contents and the development direction of future wireless network technology. The traditional wireless LAN (WLAN) coverage can only form the local network, deployment and installation is more complex, resulting in high costs, while the existence of blind spots in the network and robust.The wireless mesh network uses multi hop network to transmit data, and nodes can self organization, self maintenance in the network, it has the features of wide coverage, rapid deployment and installation, large cap