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基于嵌入式的无线数据采集系统的设计与实现

作　者: 吴世玉
导　师: 张志杰
学　校: 中北大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: ARM9 数据采集 socket通信 FPGA
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着存无线数据采集系统的不断发展，其应用的范围也越来越广泛，各项性能指标的要求也越来越来严格。目前的无线数据采集系统普遍存在传输速率慢、覆盖范围小、功耗大等缺点，本文在此基础上提出了嵌入式无线数据采集系统的设计与实现。本文在对无线数据采集系统在国内外的研究现状的基础上，通过对测试系统各项技术指标和功能进行分析之后，提出了嵌入式无线数据采集系统的设计方案，并完成了系统中的模块的软件和硬件的设计。论文首先分析了无线数据采集系统国内外的现状，介绍了设计数据采集系统的的原则和理论，基于linux系统的基础上，利用C语言在ARM内部完成了对各个驱动程序的的设计，并且完成了整个数据流传递的应用程序的开发，其中包括WIFI驱动程序、EBI总线的驱动程序、socket通信程序、数据加密程序、USB通信等。论文介绍了嵌入式无线数据采集系统的硬件实现过程，通过对测试系统采集到的数据进行的分析，证实了系统中各项指标都已达到预期的要求，本系统在设计的过程中，将ARM9和FPGA配合使用，在以后的项目开发中，可以直接使用所设计的通信电路，大大的缩短了项目开发的周期。文章最后，对本测试系统的不足之处做了详细说明，并对该测试系统的应用前景进行了展望，目前，本系统所设计的ARM9与FPGA结合无线数据采集系统已成功的应用于某项目的开发中。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 引言  8-11
  1.1 课题背景及研究意义  8-9
  1.2 课题研究的国内外发展现状  9-10
  1.3 本人的主要研究工作和论文安排  10-11
第二章 系统的设计  11-15
  2.1 系统设计原则  11-12
  2.2 野外试验特点  12-13
  2.3 系统技术指标  13
  2.4 系统的整体组成  13-15
第三章 WIFI 无线技术相关介绍  15-22
  3.1 WIFI 技术的优点  15-17
  3.2 WiFi 的网络结构  17
    3.2.1 参考模型  17
  3.3 WiFi 网络技术的拓扑结构  17-19
    3.3.1 无中心网络  17-18
    3.3.2 有中心网络  18-19
  3.4 无线 AP  19-20
    3.4.1 工作原理  20
  3.5 基于 WIFI 数据采集系统的网络模型  20-22
第四章 采集节点硬件设计  22-33
  4.1 硬件电路的整体结构  22-23
  4.2 主要元器件的介绍  23-33
    4.2.1 A/D 转换器  23-25
    4.2.2 FPGA  25-27
    4.2.3 SDRAM 存储器  27
    4.2.4 FLASH 存储器  27-29
    4.2.5 USB 接口  29-31
    4.2.6 ARM9 核心处理器  31-33
第五章 嵌入式 LIUNX 系统移植以及应用程序的开发  33-56
  5.1 Linux 操作系统  33-34
  5.2 嵌入式基础架构和开发过程  34
  5.3 交叉编译环境搭建程序开发  34-36
  5.4 内核移植  36-37
  5.5 WIFI 设备驱动的实现  37-38
  5.6 WIFI 无线网卡驱动的移植  38-42
  5.7 EBI 总线驱动程序的编写  42-51
    5.7.1 EBI 总线驱动程序的开发及其应用  45-48
    5.7.2 EBI 总线操作的几个重要的函数和实现方法  48-51
  5.8 嵌入式应用程序的开发  51-56
    5.8.1 无线模块的加载与循环连接  51-52
    5.8.2 SOCKET 通信连接与使用  52-53
    5.8.3.FPGA 与 ARM 间的数据传递  53-56
第六章 采集系统实验分析及性能测试  56-65
  6.1 测试场数据采集测试以及结果分析  56-59
    6.1.1 测试场的实测模型  56-57
    6.1.2 测试数据及结果分析  57-59
  6.2 WIFI 无线网络的性能及信道模型的分析  59-65
    6.2.1 WIFI 无线网络的信道模型  59-61
    6.2.2 信道模型测定与实测数据的对比分析  61-62
    6.2.3 垂直极化和水平极化对信号的影响  62-64
    6.2.4 结论  64-65
第七章 结束语及展望  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士期间发表的论文及参与课题情况  70-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 微型计算机 > 各种微型计算机 > 微处理机
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