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移动机器人网络的嵌入式监控系统服务器设计

作　者: 邵岩
导　师: 孙鹤旭
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制工程
关键词: 移动机器人网络 嵌入式Web服务器 Cortex-M3控制器 μc/OS-Ⅱ操作系统 LwIP协议栈
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着科学技术的发展，移动机器人被广泛应用于工业生产，空间探索，环境监测等领域。但很多情况下，移动机器人不能完全自主的完成高精度复杂任务，这就需要加入人的操作和指导。同时，考虑到机器人工作环境的不确定性，所以对移动机器人进行远程监控是必然的选择。本文以ZigBee无线通信技术、嵌入式Web技术为基础，构建移动机器人网络。针对移动机器人网络设计嵌入式监控系统服务器，并完成对移动机器人的远程监控。其设计方法与过程如下：采用由整体到局部的研究方法。首先设计了监控系统及嵌入式服务器的整体结构。通过对ZigBee无线通信技术的研究，使用CC2530模块构建了移动机器人网络。然后，以嵌入式监控系统服务器结构为基础，进行硬件平台的搭建和软件功能的设计。嵌入式监控系统服务器以STM32F107VCT6为主控芯片，在此芯片上移植μc/OS-Ⅱ操作系统。然后，为其扩展网络功能，移植LwIP协议栈。最后，实现应用层的应用程序对移动机器人网络的监控功能。为了验证嵌入式监控系统服务器对移动机器人网络监控的可行性和正确性，通过分步实验的方式对系统的性能进行了测试，测试结果表明系统运行稳定。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  §1-1 课题背景  8-9
  §1-2 研究目的与意义  9
  §1-3 国内外研究现状  9-11
  §1-4 研究内容与文章结构  11-12
第二章 移动机器人网络构建与系统结构组成  12-22
  §2-1 移动机器人网络概述  12
  §2-2 移动机器人结构组成  12-14
    2-2-1 移动机器人系统结构  12-13
    2-2-2 移动机器人通信指令  13-14
  §2-3 移动机器人网络的通信协议  14-18
    2-3-1 ZigBee 技术概念及特点  14-15
    2-3-2 ZigBee 设备类型及网络拓扑  15-16
    2-3-3 ZigBee 协议的体系结构  16-17
    2-3-4 ZigBee 模块通信流程  17-18
  §2-4 嵌入式监控系统结构设计  18-21
    2-4-1 嵌入式监控系统模式选择  18-19
    2-4-2 系统总体结构设计  19-21
  §2-5 嵌入式监控系统服务器结构设计  21
  §2-6 本章小结  21-22
第三章 嵌入式监控系统服务器操作系统移植  22-30
  §3-1 嵌入式监控系统服务器硬件平台  22-23
  §3-2 μc/OS-Ⅱ操作系统的介绍  23-24
  §3-3 μc/OS-Ⅱ在 STM32F107VCT 上的移植  24-29
    3-3-1 OS_CPU.H 源文件移植  24-26
    3-3-2 OS_CPU_C.C 源文件移植  26-27
    3-3-3 OS_CPU_A.ASM 源文件移植  27-29
  §3-4 本章小结  29-30
第四章 LwIP 在μc/OS-Ⅱ操作系统上的移植  30-44
  §4-1 LwIP 协议栈概述  30-36
    4-1-1 pbufs 与内存管理  30-33
    4-1-2 网络接口结构  33
    4-1-3 协议栈模块  33-35
    4-1-4 协议栈 API 函数的实现  35-36
  §4-2 操作系统模拟层的移植  36-39
    4-2-1 LwIP 协议栈数据类型的定义  36
    4-2-2 信号量与邮箱操作函数的实现  36-38
    4-2-3 线程与超时函数的实现  38-39
    4-2-4 临界保护函数的实现  39
  §4-3 LwIP 初始化及网络驱动的实现  39-43
    4-3-1 LwIP 初始化  39-40
    4-3-2 网络接口配置  40-42
    4-3-3 以太网数据收发的实现  42-43
  §4-4 本章小结  43-44
第五章 嵌入式监控系统服务器功能的实现  44-54
  §5-1 嵌入式 Web 服务器工作原理  44
  §5-2 Web 浏览器用户界面功能设计  44-45
  §5-3 服务器软件设计与实现  45-53
    5-3-1 操作系统与板子硬件初始化  46-48
    5-3-2 任务函数与中断服务子程序的实现  48-52
    5-3-3 嵌入式 Web 服务器应用程序的实现  52-53
  §5-4 本章小结  53-54
第六章 测试方法与结果  54-57
  §6-1 μc/OS-Ⅱ操作系统移植测试  54-55
  §6-2 LwIP 移植测试  55
  §6-3 嵌入式监控系统服务器功能测试  55-56
  §6-4 本章小结  56-57
第七章 总结与展望  57-58
  §7-1 总结  57
  §7-2 展望  57-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果  62

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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