本文關(guān)鍵詞：WSN輕量級IP協(xié)議棧的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 物聯(lián)網(wǎng) 嵌入式 TCP/IP LIP協(xié)議棧 TinyOS

【摘要】：科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天,通信與網(wǎng)絡(luò)給人類生活帶來了方便,提高了人類的生活質(zhì)量。但人們并不滿足于PC之間的通信,更希望生活中的所有物品都能隨時(shí)與人類相連接,以方便查看和管理。這種網(wǎng)絡(luò)便是當(dāng)前最熱門的話題“物聯(lián)網(wǎng)”。目前,物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議大多是私有的,不像TCP/IP協(xié)議那樣所有設(shè)備都可以互聯(lián)互通。但是把標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議棧移植到嵌入式設(shè)備并不可行,因此本論文根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議裁剪修改設(shè)計(jì)了一個(gè)輕量級IP協(xié)議棧(LIP),適用于大部分嵌入式設(shè)備,使得不同的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間也可以互聯(lián)互通。本文首先研究分析當(dāng)前嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的優(yōu)點(diǎn)和不足。然后根據(jù)TCP/IP協(xié)議簇中的IPv4和IPv6協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),裁剪修改設(shè)計(jì)出適用于嵌入式設(shè)備的LIP協(xié)議棧。本協(xié)議去掉TCP/IP協(xié)議中不必要的功能模塊(如ARP、組播機(jī)制等),簡化UDP、IP協(xié)議模塊,使LIP更容易移植到小微型設(shè)備中運(yùn)行,如單片機(jī)、FPGA等。本論文選擇WSN作為應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)LIP協(xié)議棧,未來可以將本設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單修改后放入其它場景下的嵌入式設(shè)備中使用。本論文詳細(xì)闡述了LIP協(xié)議的設(shè)計(jì)思想、協(xié)議架構(gòu)、編址尋址、端口設(shè)計(jì)等,根據(jù)基本通信的需求設(shè)計(jì)相關(guān)功能模塊、報(bào)文格式及交付流程。為實(shí)現(xiàn)LIP與Internet互聯(lián)互通設(shè)計(jì)了網(wǎng)內(nèi)協(xié)議與IPv4、IPv6協(xié)議轉(zhuǎn)換過程。具體實(shí)現(xiàn)選取TinyOS操作系統(tǒng)管理協(xié)議棧的物理層硬件。采用nesC語言編寫LIP協(xié)議棧的具體實(shí)現(xiàn)代碼,其主要內(nèi)容包括:上下層服務(wù)訪問點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn);各個(gè)模塊功能的具體實(shí)現(xiàn)(LUDP模塊、LIP模塊、LICMP模塊、分片重組模塊、網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊)。最后選擇CC2430開發(fā)板做為硬件測試平臺,完成LIP協(xié)議棧的通信測試。測試內(nèi)容包括兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信測試、分片重組測試;三個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)發(fā)測試、組網(wǎng)測試;網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)協(xié)議轉(zhuǎn)換測試和協(xié)議穩(wěn)定性測試等。通過測試證明本次設(shè)計(jì)的LIP協(xié)議棧可適用于資源有限的嵌入式設(shè)備環(huán)境。根據(jù)LIP協(xié)議棧編譯和測試結(jié)果,總結(jié)出本協(xié)議棧與以往嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的區(qū)別,及本協(xié)議棧的優(yōu)勢特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：物聯(lián)網(wǎng) 嵌入式 TCP/IP LIP協(xié)議棧 TinyOS
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN915.04
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 課題背景14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 WSN協(xié)議的研究現(xiàn)狀15
• 1.2.2 WSN與Internet互聯(lián)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 單片機(jī)TCP/IP協(xié)議棧研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 選題依據(jù)和研究意義17-18
• 1.4 本文主要工作與研究內(nèi)容18
• 1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 TCP/IP協(xié)議棧與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)20-27
• 2.1 TCP/IP協(xié)議概述20-21
• 2.2 單片機(jī)TCP/IP協(xié)議棧分析21-22
• 2.2.1 u IP協(xié)議棧21-22
• 2.2.2 Lw IP協(xié)議棧22
• 2.2.3 ZLIP協(xié)議棧22
• 2.3 WSN協(xié)議棧的研究說明22-25
• 2.3.1 Zigbee協(xié)議棧22-23
• 2.3.2 6Lo WPAN協(xié)議棧23-25
• 2.4 IEEE802.15.4 網(wǎng)絡(luò)的研究說明25
• 2.5 本章小節(jié)25-27
• 第三章 LIP協(xié)議設(shè)計(jì)27-42
• 3.1 設(shè)計(jì)分析27-30
• 3.1.1 TCP/IP移植到嵌入式設(shè)備存在的問題27
• 3.1.2 設(shè)計(jì)思想27-28
• 3.1.3 協(xié)議目標(biāo)28-30
• 3.2 LIP協(xié)議架構(gòu)30-35
• 3.2.1 協(xié)議功能模塊30-31
• 3.2.2 編址設(shè)計(jì)31-34
• 3.2.3 端口設(shè)計(jì)34-35
• 3.3 功能模塊設(shè)計(jì)35-41
• 3.3.1 LUDP模塊設(shè)計(jì)35-36
• 3.3.2 LIP模塊設(shè)計(jì)36-37
• 3.3.3 分片重組模塊設(shè)計(jì)37-38
• 3.3.4 LICMP模塊設(shè)計(jì)38-39
• 3.3.5 網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)39-41
• 3.4 本章小節(jié)41-42
• 第四章 基于Tiny OS的LIP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)42-65
• 4.1 LIP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)方案42-45
• 4.1.1 Tiny OS操作系統(tǒng)42-44
• 4.1.2 系統(tǒng)開發(fā)語言nes C44-45
• 4.2 LIP協(xié)議棧軟件框架45-52
• 4.2.1 軟件接口設(shè)計(jì)46-48
• 4.2.2 數(shù)據(jù)收發(fā)流程48-50
• 4.2.3 收發(fā)函數(shù)調(diào)用關(guān)系50-52
• 4.3 協(xié)議緩存模塊的實(shí)現(xiàn)52-54
• 4.4 LUDP模塊的實(shí)現(xiàn)54-56
• 4.5 LIP模塊的實(shí)現(xiàn)56-58
• 4.6 分片重組模塊的實(shí)現(xiàn)58-60
• 4.7 LICMP模塊的實(shí)現(xiàn)60-62
• 4.8 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的實(shí)現(xiàn)62-64
• 4.8.1 內(nèi)網(wǎng)轉(zhuǎn)外網(wǎng)62-63
• 4.8.2 外網(wǎng)轉(zhuǎn)內(nèi)網(wǎng)63-64
• 4.9 本章小節(jié)64-65
• 第五章 LIP協(xié)議棧仿真與測試65-87
• 5.1 協(xié)議仿真與分析65-71
• 5.1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信65-67
• 5.1.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)通信67-71
• 5.2 CC2430片上測試71-73
• 5.2.1 測試應(yīng)用程序71-72
• 5.2.2 串口通信模塊實(shí)現(xiàn)72
• 5.2.3 通信測試場景72-73
• 5.3 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通信測試73-81
• 5.3.1 未分片報(bào)文測試73-78
• 5.3.2 分片報(bào)文測試78-81
• 5.4 三個(gè)節(jié)點(diǎn)通信測試81-83
• 5.5 網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換測試83-85
• 5.5.1 與IPv4協(xié)議轉(zhuǎn)換測試83-84
• 5.5.2 與IPv6協(xié)議轉(zhuǎn)換測試84-85
• 5.6 通信穩(wěn)定測試85
• 5.7 LIP協(xié)議棧特點(diǎn)和優(yōu)勢85-86
• 5.7.1 LIP協(xié)議棧特點(diǎn)85-86
• 5.7.2 對比優(yōu)勢86
• 5.8 本章小節(jié)86-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 全文總結(jié)87-88
• 6.2 后續(xù)工作展望88-89
• 致謝89-90
• 參考文獻(xiàn)90-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果93-94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 龍海南;梁朝博;;基于uC/OS+LwIP的網(wǎng)口轉(zhuǎn)串口模塊的實(shí)現(xiàn)[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2007年08期

2 張章;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀探討[J];電源技術(shù)應(yīng)用;2014年02期

3 王R，

本文編號：1026337