基于龍芯和自主物聯(lián)協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究.pdf

1、本文提出了一種基于國產(chǎn)龍芯與自主物聯(lián)協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)解決方案。該系統(tǒng)的核心技術(shù)自主可控，對國家長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)有著深遠(yuǎn)的意義。
　　本文較為詳細(xì)的介紹了以下三個模塊的軟硬件設(shè)計(jì)：
　　模塊一：基于龍芯處理器的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)硬件主要由龍芯1B核心板與擴(kuò)展板組成，龍芯1B核心板主要集成了龍芯1B處理器、FLASH、SDRAM；擴(kuò)展板主要集成了無線通訊模塊與擴(kuò)展接口。網(wǎng)關(guān)軟件搭載嵌入式Linux操作系統(tǒng)，本文對龍芯開發(fā)

2、板的啟動引導(dǎo)程序、系統(tǒng)內(nèi)核、根文件系統(tǒng)進(jìn)行了移植，并搭建了嵌入式web服務(wù)器與嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
　　模塊二：基于SI4432的自主物聯(lián)模塊。本文對比了自主物聯(lián)模塊與主流的ZigBee模塊，突出了自主物聯(lián)模塊的優(yōu)勢，同時介紹了自主物聯(lián)模塊的硬件組成與其所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，敘述了自主物聯(lián)協(xié)議棧物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的相關(guān)設(shè)計(jì)。本文在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了MAC層基于802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CA機(jī)制的退避算法，并對該算法進(jìn)行了

3、優(yōu)化，將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)作為考慮因素添加到以上算法中，有概率的調(diào)整隨機(jī)退避時間區(qū)間大小，可以有效的減少數(shù)據(jù)包沖突機(jī)率，從而降低功耗。
　　模塊三：無線傳感器模塊。本文給出了無線傳感器節(jié)點(diǎn)的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)區(qū)分節(jié)點(diǎn)類型，定義了協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)的軟硬件資源。并且設(shè)計(jì)了四種傳感器模塊用于系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
　　本文主要創(chuàng)新點(diǎn)：
　　一、搭建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時，使用龍芯處理器加自主物聯(lián)模塊的設(shè)計(jì)方案代替主流ARM處理

4、器加ZigBee模塊的設(shè)計(jì)方案。并且經(jīng)過測試證實(shí)其可行性。
　　二、通過分析IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議MAC層CSMA/CA機(jī)制的退避算法，結(jié)合自主物聯(lián)模塊硬件特性與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)提出了新的改進(jìn)方案，并加以實(shí)現(xiàn)與測試，其結(jié)果表明能夠有效的降低丟包率，同時達(dá)到降低功耗的目的。
　　三、以理論公式為基礎(chǔ)結(jié)合SI4432模塊的特性提出了最優(yōu)發(fā)射功率的計(jì)算方法，兼顧接收靈敏度與覆蓋范圍的選擇，可以結(jié)合實(shí)際環(huán)境，靈活的選擇最優(yōu)發(fā)射