通信网络-基于以太网模块IP传感器的研究
基于IPv6的无线传感器网络技术研究
基于IPv6的无线传感器网络技术研究随着物联网技术的发展，无线传感器网络成为了新的热门技术，它可以广泛应用于智慧城市、智能家居、环境监测等领域。
其中，IPv6作为新一代互联网协议，正式成为了无线传感器网络的核心技术之一。
本文将对基于IPv6的无线传感器网络技术进行深入研究。
一、无线传感器网络概述无线传感器网络是由大量的无线传感器节点组成的分布式网络，通常用于环境监测、智慧城市等领域。
无线传感器节点通常由微处理器、传感器和通信模块组成，可以采集环境信息，并将信息传递给基站或其他传感器节点。
无线传感器网络的特点是能够进行自组织、自修复和自适应，与传统的有线网络相比，具有低成本、易部署、易维护等优点。
二、IPv6协议概述IPv6是互联网协议的新一代标准，与IPv4相比，其主要特点是地址空间更大，支持更多的网络设备连接和更多的应用场景。
IPv6还引入了许多新的特性，例如多播技术、流媒体传输、QoS等功能。
IPv6协议的地址格式为一个128位的地址，相比IPv4的32位地址更加精细，支持更多的网络设备进行连接。
IPv6支持隧道技术，可以在IPv4网络上运行，实现IPv6的兼容性，其可扩展性也更强。
三、基于IPv6的无线传感器网络技术研究由于传感器网络中节点数量众多，而且节点分布范围广泛，传统的无线通信技术不能满足其需求。
IPv6作为一种新型协议，可以很好地解决无线传感器网络中的通信问题。
1、IPv6地址配置IPv6协议中，每个节点都有一个不重复的IPv6地址，这一点对于无线传感器网络来说尤其重要。
传感器网络中节点数量较多，需要有一种自动配置的方法来分配地址。
IPv6引入了移动IPv6和无状态地址自动配置等技术，可以实现无需手动配置，在网络中进行自动地址分配。
2、IPv6通信协议IPv6协议实现了无线传感器网络中数据的传输，通过TCP/IPv6或UDP/IPv6等协议进行通信，建立起端到端的连接。
3、IPv6路由协议路由是无线传感器网络中最重要的问题之一。
基于IPv6的无线传感器网络与互联网接入方法研究
摘要 ： 无线传感器 网络与 Ｔ ＰＩｖ Ｃ ／ ６网络的互联是 当前的热点研 为 中心 的网 络协 议 ， 外 网采 用 Ｉ ６网络 协 议 ， 现 数据 转 发 。 Ｐ 在 ｐ ｖ 实 究 方向之一。 本文主要阐述了无线传感网络与 Ｉｖ Ｐ ６网络的 ３种互联 ２２ 重 叠 方 式 重 叠 方 式 即 是 Ｗ Ｓ － Ｎ与 Ｉ ６之 间通 过 协 议 承 载 ｐ ｖ 方式 ， 着重分析全 Ｉ Ｐ互联 方式及其有待解决 的关键技 术， 论证其是 方式实现 互联 。 重叠 方式 可进 一 步分 为 ： ｖ ｒＷＳ Ｉ ｏ ｅ Ｎ和 ＷＳ Ｐ Ｎ 实现 Ｗ Ｓ Ｎ与 Ｉｖ Ｐ ６网络 互 联 的 无缝 结 合 方式 。 ｏ ｅ Ｔ ＰＩ 种 方 式 。 ｖｒ Ｃ ／ Ｐ两 关 键 词 ： 线传 感器 网络 ｌｖ 无 Ｐ ６网络 全 Ｉ 式 Ｐ方 ｌ（６ ｖ ｒＷ Ｓ 为 了使 用户能够 直接 访 问或控 制 ＷＳ Ｐｖ ）ｏ ｅ Ｎ： Ｎ中 ０ 引言 的部 分 特 殊 节 点 ， 些特 殊 节 点 必须 支 持 Ｉ ６协 议 。 受 通 信 能 力 的 这 ｐ ｖ 无 线 传 感 器 网络 （ ｒｌｓ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｒ， Ｓ ） 合 了微 电 限制 ，这些节点与 网关之 间的数据传输 需通 过 Ｉ ｖ ｒＷ Ｓ ｗｉ ｅ ｓ ｓ ｎ ｏ ｅｗｏｋ ｅ Ｗ Ｎ综 Ｐ ｏ ｅ Ｎ方式 子技术 、 入式计算技术 、 嵌 现代 网络及无线通信技 术等先进技术 ， 其 才能 实 现 隧道 功 能 ， 现 数据 发 送 与 接 收 。 实 中包含的位置 分散 的独立设备使用传感器监控 物理环境。这些独立 Ｗ Ｓ ｖ ｒＴ ／ （６。该 方式 通 过 协 议 承 载 来 实 现传 感器 网 Ｎ ｏ ｅ ＣＰＩ ｖ ） Ｐ 设备 ， 或称节点 ， 可结 合路 由器和网关创建典 型的 ＷＳ Ｎ系统 ， 能够 络 接 入 Ｉｔｒｅ， ｔｒｅ 上 所 有 需 要 与 传 感 器 网络 通 信 的 节 点 以及 ｎｅｎ ｔＩ ｅｎ ｔ ｎ 协 同地 实 时监 测 、 感 知 和采 集 网络 覆 盖 区 域 中 各种 环 境 或 监 测 对 象 网关 节 点被 称 作 传 感 器 网 络 的虚 节 点 ，它 们 所 组成 的 网络 被称 作 传 的信 息 ， 对 其 进 行 处 理 ， 理 后 的 信 息 通 过 无 线 方式 发送 ， 以 自 感 器 网 络 的虚 网络 。 实 网络 部 分 ， 个 传 感 器 节点 都 运 行 适 应特 点 并 处 并 在 每 的私 有 协 议 ， 点 之 间 的通 信 基 于 私 有 协 议 进 行 ； 节 在虚 网 络 部 分 ， 传 组多跳的网络 方式传送 给观察者。 Ｃ Ｐｌ Ｐ上 ， 随着 计 算 机 网络 的 飞速 发 展 ， ｔｒｅ Ｉ ｅｎ ｔ已发 展 成 世 界 上 规模 最 大 感 器 网络 私 有 协 议 的 网络 层 被 作 为 应 用 承 载 在 Ｔ ＨＵＤ ／ ｎ Ｃ ＤＩ Ｐ 的计算机互联 网络 ，而 目前使用的 ｌｖ Ｐ ４网络在经历了几十年令 人惊 Ｔ ＨＵ ＰＩ 以隧 道 的 形 式 实现 虚 节 点 之 间 的 数据 传 输 功 能 。 异 的 增长 后 ， 已经 逐 渐 逼 近 自己 的极 限 ， 露 出越 来 越 多 的在 地 址 空 暴 ２３ 全 Ｉ 式 全 Ｉ 式 是 Ｗ Ｓ 与 Ｉｖ ． Ｐ方 Ｐ方 Ｎ Ｐ ６之 间 的 一 种 无 缝 结 间、 网络 安 全等 方 面 的缺 点。 一代 互 联 网 Ｉｖ 下 Ｐ ６所提 供 的 巨大 的地 址 合方式 ， 充分地利用 了 Ｉ ６新特性。该方式要求 ＷＳ ｐ ｖ Ｎ中的每个普 空间以及所具有的诸多优势和功能 ， 将逐步取代 Ｉ ４ 因此 ， ｐ 。 ｖ 如何 实现 通传感器节点都支持 Ｉｖ Ｐ ６协议 ， 实现网络互联。当前 ， 对全 Ｉ Ｐ方式 Ｗ Ｓ 与 Ｔ ＰＩ（６网络 的 互联 已成 为 当前 的热 点研 究 方向 之一 。 Ｎ Ｃ ／ ｖ） Ｐ 存 有争 论 ， 要 对其 展 开 深 入 分 析 。 需 １在 Ｗ Ｓ 中应 用 Ｉｖ Ｎ Ｐ ６的 几 种 可能 支持全 Ｉ Ｐ方式理 由在于 ： Ｉ ① Ｐ技术趋于成 熟 ， ＷＳ 为 Ｎ与其融 １１地址 空间 Ｉｖ 议将每个 网络接 口长度 设定 为 ３ ． Ｐ ４协 ２位 Ｉ 合 提供 了方便 ； Ｐ 网技术相对新型组 网技术更容易被人们理解 Ｐ ②ｌ 组 地址标识 ， ｖ Ｉ ６协 议 采 用 了 长 度 为 １ ８位 的 Ｉ 址 ，彻 底 解 决 了 与接受； 全 Ｉ Ｐ ２ Ｐ地 ⑧ Ｐ方式通过有线 网络或无线网络将若 干传感器节点连 ｐ ６网络 ， 现互 联 ， 最 简 单 方 便 的 方 式 。 实 是 Ｉｖ Ｐ ４地址 不足 的难 题 。 １ ８位 的 地址 空 间足 以使 一 个 大企 业 将 其 所 接 到 Ｉｖ ２ 反对 全 Ｉ Ｐ方式 理 由在 于 ： ｌ 以地 址 为 中 心 ，而 Ｗ Ｓ 以数 据 Ｐ是 Ｎ 有的设备如计 算机 、 打印机甚至寻呼机等连八 Ｉ ｅｎ ｔ ｎ ｒｅ。这个特点对 ｔ 为 中心 ， 用 Ｉ 决 ＷＳ 采 Ｐ解 Ｎ的通信 问题将使 工作效率 降低 ； 取消单 于 ＷＳ Ｎ的某些应用是非常有吸引力的 ， 例如智能家居。 将路由功能放到应用层或者 ＭＡ Ｃ层实现 ， 这也体现 了 １ 移动性 如果能够通 过有线或者 无线 ｌ － ２ Ｐ网络把连接设 备， 独的网络层 ， Ｐ方 Ｐ方 Ｎ Ｐ网络 的互 只 要 是 网络 可 以到达 的地 方 ，就 一定 可 以 实时 监 控 和 记 录设 备 的活 对 全 Ｉ 式 的反 对 。 认 为 采 用 全 ｌ 式 实现 Ｗ Ｓ 与 ｌ 动及相 关情况 ， 并进行汇总和反馈。 这种技术的应用广泛用于安全监 联 是不 可 取 、 可 行 的。 不 但 若 单 独 地 对 每 个 节 点 进 行 访 问 的 情 况 下 ，应 该 为每 个 Ｗ Ｓ Ｎ 视 、 程 监 控 、 视 化 协 同工 作 和 智 能 化 建筑 等 领 域 ， 多 媒体 视 讯 远 可 如 调度指挥、 网络 视 频 监 控和 会议 、 程 医疗 、 业 控 制 、 远 工 车载 移 动 监 控 节 点 配 置 全 局 Ｉ 址 ； 当用 户单 独 访 问与 控 制 某 些 特 殊 节 点 时 ， Ｐ地 这 等 各个 方面 。 同 时 ， 能够 满足 家庭 安 防 的 需 求。 还 些特殊节点也应该具 有全局 ｌ Ｐ地址。得出结论， 即全 ｌ Ｐ式非常适用 １ 安全 性 Ｉｖ 对 安 全 性 有 周密 的考 虑 。Ｉｖ 中 强制 性 的安 于 对 单 独 节 点 的访 问 与控 制 ， ． ３ Ｐ６ Ｐ６ 为整 个通 信 协 议 框 架 提供 有 力 支 持 ， 加 全性包括两 方面的 内容 ：一方面 ， ｖ Ｉ ６数据包 的接 收者 可以要求发 之已非常成熟完善的各种 Ｉ Ｐ Ｐ技术 ， 具有一定 的改进 发展 空间和潜在 送者 首先利用 ｌｖ Ｐ ６认证头进 行“ 登录 ”然后 才接收数据 包 ， ， 有效地 优 势 。 阻止 网络 “ 客 ” 黑 的攻 击 ： 一 方面 ， 用 ｌｖ 另 利 Ｐ ６的数 据 包 扩 展 部 分 加 ３ ＷＳＮ接 入 Ｉｖ Ｐ ６需 解 决 的 问题 密数据 包 ， 可以安全地在 Ｉ ｅｎ ｔ上传输敏感 数据 ， ｎ ｒｅ ｔ 不用担心被 第 Ｉｖ Ｐ ６协议毕 竟不是专 门面 向传 感器 网络设计 的通信协议 ， 在无 线 传 感 器 节 点上 运行 Ｉ ６协 议 还 仍 有 些 问题 有待 进 一 步 解决 ： ｐ ｖ 三 方截 取 。 ３１ Ｗ Ｓ 节 点 支 持 Ｉｖ ． Ｎ Ｐ ６的程 度 由于 传 感 器 网络 中 的 某 些 节 １４ 无状 态 地 址 自动 配 置 Ｉｖ ． Ｐ ６地 址 配 置 可 以分 为手 动 地 址 配 因 对 Ｐ ６协 议 是 置 和 自动地 址 配 置 ２种 方 式 。 自动 地 址 配 置 方式 又 可 以分 为 无状 态 点 具 有 路 由 转 发 的 能 力 ， 此 ， 于 这 些 节 点 如 何 支 持 Ｉｖ 是 Ｐ６ 还 地址 自动配置和有状态地址 自动配置 ２种。在无状态地址 自动配置 个 重 要 问 题 ， 仅 支 持 主 机 侧 ｌｖ ， 是 同 时 支 持 主 机 和 路 由 的 方式 下 ， 络 接 口接 收 路 由器 宣 告 的 全 局 地 址 前 缀 ， 结 合 接 口 Ｉ Ｉ ｖ 。 网 再 Ｄ Ｐ ６ 得 到 一 个 可聚 集 全 局单 播 地 址 。 在有 状 态 地 址 自动 配置 的 方式 下 ， 主 ３２ Ｉｖ － Ｐ ６包 头 压 缩 Ｉｖ Ｐ ６协 议 自 身 具 有 大 的 分 组 头 开 销 ， 而 要采用动态主机 配置协议 ， 需要配备专 门的 ＤＨ Ｐ服务器 ， Ｃ 网络接 Ｗ Ｓ Ｎ的通信业务量和数据率非常小，如何对 Ｉｖ Ｐ ６头部 的某些字段 口通 过 客 户 机 ／ 务 器 模 式 从 Ｄ Ｃ 服 Ｈ Ｐ服 务 器 处 得 到 地 址 配 置信 息 。 进 行压 缩 ， 如何 降低 分组 头 开 销 有 待 解 决 。 无 状 态 自动 配 置 更 适合 Ｗ Ｓ 应用 。 Ｎ ３３ 如何 支持 以数据 为中心 的业 务 Ｉｖ ． Ｐ ６是 以地址 为中心 ， 而 ２ 传 感器 网络 接 入 互联 网 的几 种 方 式 ＷＳ Ｎ以数据为中心，采 用 ｌｖ Ｐ ６解决 ＷＳ Ｎ的通信 问题将使工作效 ２１ ｅ ｒｔ ｅ ｒ 式 这 种 方 式 通 过 设 置 特 定 的 网 关 ， ． Ｐ ｅ ｏ Ｐ ｅ 方 在 率 降 低 ， 也 是 反 对 者 的反 对 理 由。 因此 ， 以 地址 为 中心 的 Ｉｖ 这 在 Ｐ６ 如 Ｎ也 是 需 要 解 决 的 重要 问题 。 Ｗ Ｓ 和 Ｉｖ Ｎ Ｐ ６的 相 同协 议 层 之 间 进 行协 议 转换 ，��
传感器网络路由协议研究与拓扑仿真的开题报告
传感器网络路由协议研究与拓扑仿真的开题报告一、选题背景与意义随着传感器网络技术的发展，越来越多的传感器节点被广泛应用于环境监测、工业控制、军事侦查等领域。
其中，传感器节点是网络中最基本的组成部分，节点之间的通信是实现网络功能的关键。
因此，传感器网络的路由选择协议和拓扑结构的优化设计成为当前传感器网络研究的热点之一。
具体来说，路由协议的选择和拓扑结构的优化可以对传感器网络的性能和可靠性产生明显的影响，包括能耗的优化、数据传输效率的提高、网络生命周期的延长等。
因此，本研究旨在对传感器网络的路由协议和拓扑结构进行研究，并开发仿真工具进行拓扑仿真，分析传感器网络的性能并提出优化建议，以满足实际应用的需求。
二、研究内容1. 传感器网络路由协议的研究。
包括了传感器网络路由协议的基本概念和分类、路由协议的特点和优缺点、传感器网络中典型的路由协议等。
2. 传感器网络拓扑结构的研究。
主要包括分析传感器网络中的节点、连接方式和拓扑结构、介绍传感器网络中典型的拓扑结构，并对其性能进行分析比较。
3. 传感器网络路由协议和拓扑结构的仿真。
利用NS-2等仿真软件建立传感器网络的仿真模型，并对不同的路由协议和拓扑结构进行仿真测试，比较它们的性能，得出性能分析结果。
4. 优化建议的提出。
通过对仿真测试结果的分析，提出可行的优化策略和建议，以改善传感器网络的性能。
三、研究方法和步骤1. 文献综述。
收集和研究传感器网络的相关文献和资料，为进行后续研究提供理论基础和实验数据。
2. 路由协议研究。
在文献综述的基础上，对传感器网络路由协议进行归纳总结和分类，比较不同的路由协议的优缺点，分析不同协议在不同应用领域中的性能表现。
3. 拓扑结构研究。
对传感器节点的连接方式和拓扑结构进行分析比较，分析不同拓扑结构的特点和性能表现。
4. 仿真模型设计。
利用NS-2等仿真工具，建立传感器网络的仿真模型，并考虑不同的路由协议和拓扑结构的组合，模拟实际应用场景下的传感器网络。
基于以太网模块IP传感器的研究
ａ ｄ ｒａｉｅＴＣＰ Ｉ ｒ ｔｃ １ Ｔｈ ａ ｅ ｙ ｔｍａ ｉａｌ ｎ ｒｄ ｃｓ Ｉ ｅ ｓ ｒ ，ＴＣ Ｉ ｒ ｔｃ ｌａ ｄ ｉｓ ｒａｉ ｎ ｎ ｅｌ ｚ ／ Ｐ ｐ ｏ ｏ ｏ． ｅｐ ｐ ｒｓ ｓｅ ｔ ｌ ｉｔｏ ｕ ｅ Ｐ ｓ ｎ ｏ ｓ ｃ ｙ Ｐ／ Ｐ ｐ ｏ ｏ ｏ ｎ ｔ ｅ ｌ ｉｇ ｚ
维普资讯
第２ 卷第３ ８ 期
２ ０６ ６ ０ 年 月
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光 Βιβλιοθήκη Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ３ １２ ．
Ｐ Ｅ ＯＥＬＥ ＩＺ ＣＴＥＣＴＲＩ ＆ ＡＣ ＣＳ ０ＵＳ Ｔ００ＰＴＩ ＣＳ
Ｊｎ ２０ ｕ．０６
文 章 编 号 ：０ ４２７ （０ ６ ０ —２ １Ｏ １０ —４ ４ ２ ０ ） ３０ ９ 一３
ｐ ｉｃｐｅ ｅｓｆ ｒｈｉ ｌｍｅ ｔｔ ｎ ｒｊｃ ｆＥｔｅ ｎ ｔｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｍｏ ｕ ｅａ ｄ ｉｓｓ ｆｗａｅ ｄ ｓｇ ，ａ ｄ ｇｖ ｓ ｒｎ ｉｌ，ｓ ｔ ｏ ｔ ｍｐｅ ｎａ ｉ ｓｐ ｏｅ ｔｏ ｈ ｒ ｅ ｏ ｏ ｎｃ ｔ ｄ ｌ ｎ ｔ ｏ ｔ ｒ ｅ ｉｎ ｎ ｉｅ ｏ
基于以太网技术的网络智能传感器研究
３ 智 能 传 感 器发 展 前 景 ．
在 未来 ， 智能 传感 器技 术 的发展 将 具有 以下 特点 ：
解码 和双 绞 线媒介 访 问单元 （ Ｐ Ｕ） Ｔ ＭＡ 。
太 网技术 的 网络化 智 能传 感器 。主控 制 器选 用 自带 Ａ Ｄ转换 器 以及 网络 控 制器 的 Ａ Ｍ 芯 片 ， 感器 的 数据 采集 设计 ３通道 电压 Ｉ Ｒ 传
信 号 数据 采集 ， 以太网 数据 链 路层 使用 了 Ｔ ＰＩ Ｃ／ Ｐ协议 。
【 关键词 】以太网 ； 网络智能传感器
只需 给 ＲＴ ８０Ｂ Ｌ２ １ Ｌ芯 片的 复 位 引脚 一 个至 少 １０ｓ 低 ２ｎ 的 电平 信号 ， 后拉高 ， 然 即可 使 其复 位 。
● ＩＥ ５８ ２０ Ｅ Ｅ１８－ ０２的网路 精确 时钟 同步标 准 ；
● Ａ Ａ ．标准 的 Ａ Ｂ主 ／ 端 口； ＭＢ ２０ Ｈ 从
ａ ｄｎ ｔ ｏ ｎｒｌ ｒ ｆｈ Ｒ ｃ ｉ ， ｅ ｓ ｒ ａ ｃ ｕ ｉ ｎ ｅ ｉ ｈ ｎ ｅ ｖ ｌ ｇ ｉ ａ ｄ ｔ ｃ ｕ ｉ ｎ ｄ ｔ ｌｋｌ ｅ Ｓ ＳｔｅＥｈ ｍｅ Ｃ ／ ｎ ｅ ｒ ｃ ｔ ｌ ｅ Ｍ ｈ ｓ ｓ ｎ ｏ ｔ ａ ｑ ｉｔ ｓ ｎ３ ａ ｎ ｌｏｔ ｅｓ ｎ ｌ ａ ａ ｉｔ ， ａ ｎ ｙ ｒ Ｅ ｔｅ ｔ Ｐ Ｉ ｗ ｋ ｏ ｏｅｏ ｔ Ａ ｐ ｄａ ｓｉ ｄ ｇ ｃ ｏ ａ ｇ ａ ｑ ｓｉ ｏ ａｉ ａ Ｕ ｈ Ｔ Ｐ
● ＲＭＩ协 会定 义的 ＲＭＩ标 准 ６ Ｉ Ｉ 。
Ｐ Ｙ 选 用 Ｒｅ Ｔ ｋ 司 的 ＲＴ ８ ０ Ｂ ， Ｌ ２ １ Ｌ是一 Ｈ ａ ｅ公 ｌ Ｌ ２ １ Ｌ ＲＴ ８ ０ Ｂ
毕业设计-基于opnet的无线传感器网络qos路由及流量建模研究与仿真[管理资料]
![毕业设计-基于opnet的无线传感器网络qos路由及流量建模研究与仿真[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/4ff0ee2376eeaeaad1f330f8.png)
河海大学本科毕业设计（论文）任务书（理工科类）Ⅰ、毕业设计（论文）题目：基于OPNET的无线传感器网络QoS路由及流量建模研究与仿真Ⅱ、毕业设计（论文）工作内容（从综合运用知识、研究方案的设计、研究方法和手段的运用、应用文献资料、数据分析处理、图纸质量、技术或观点创新等方面详细说明）：（1）搜集/阅读无线传感器网络、OPNET网络仿真等资料文献，熟悉无线传感器网络的基本理论问题，熟悉OPNET网络仿真这个仿真软件。
（2）对无线传感器网络的QoS路由进行了研究分析，定向扩散进行了扩展，利用一种新的QoS路由算法建立网络模型提高网络的生存期。
（3）对OPNET的流量建模机制进行研究分析，然后阐述一种建立无线传感器网络流量模型的方法。
（4）利用OPNET平台对仿真模型进行仿真实验，验证模型的有效性。
（5）总结与展望。
总结前面的工作，展望以后需要进一步展开的工作。
（6）整理论文，完成论文答辩。
Ⅲ、进度安排：～查阅无线传感器网络（WSN）、OPNET网络仿真及相关资料～熟悉OPNET仿真平台～研究分析无线传感器网络的QoS路由算法和OPNET的流量建模机制，提出一种建立无线传感器网络流量模型的方法～对所提模型进行OPNET仿真实验，验证其有效性～整理相关资料，撰写毕业设计论文，准备论文答辩Ⅳ、主要参考资料：【1】王文博，张金文. OPNET Modeler与网络仿真，人民邮电出版社，【2】孙屹，孟晨. OPNET通信仿真开发手册，国防工业出版社，【3】陈敏. OPNET网络仿真，清华大学出版社，【4】孙利民，李建中，陈渝，朱红松. 无线传感器网络，清华大学出版社，指导教师：， 2006 年 3 月 2 日学生姓名：，专业年级：2002级通信工程专业系负责人审核意见（从选题是否符合专业培养目标、是否结合科研或工程实际、综合训练程度、内容难度及工作量等方面加以审核）：系负责人签字：，年月日摘要无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，是一种新型的、无基础设施的、自组织的无线网络。
基于以太网的矿用传感器通信实现策略
有较 高的实用 意义 与经济价值 。
＝，基于以太网的矿用传感器通信实现策略
基于 以太 网的矿用传感器 通信实现策 略应 当具有灵活 性，
以 下 从 合 理 利 用 环 形 网络 、优 化 总 线 形 拓 扑 、 充 分 发 挥 以 太 网
平 提 升 、 智 能 化 水 平 提 升 、 整 体 优 越 性 较 强 、安 装 维 护 便 利 等 方 面 出发 ，对 于矿 用 传 感器 通 信 进 行 了 分 析 。
基 于 以太 网 的矿 用 传 感 器 通 信 实 现 策 略 就 能 够 进 一 步 提 升 通 信
而 言是一个极大 的优势 。通 常来说井局域 网的拓扑选择应 当 以 简 易性和便利 性出来来进行选 择。在这一过 程中需要确保 通信 网络 中任 何两个用户都不能形成 闭合 回路， 。其次 ，对于矿 并监
能 够 在 此 基 础 上 使 传 感 器 信 号可 以直 接 的上 传 到地 面 中 心去 。 ３ ． 整 体 优 越 性 较 强
矿井 传感器通 信中属于最佳选 择之一 。这主 要是 因为其属 于计
算机 总线在通 信中的扩展模式 ，并且在矿井 巷道 中也可 以为分 支状 ，而其总 线能够延伸到矿 用传 感器 中去 ，因此具有很 高的 使用 效率 。其 次，术人员在优化 总线形拓扑 时还 应当确保 总线 作为Ｌ Ａ Ｎ的通信总线 能够 在在信息传输控 制规程 下及时 的将 传 感器 信息传送 到分站 、地面 中心站或其它形 式的信息处理 中心 中去 ，从而能够 当出现信 息发送 冲突时及时 的立刻停止信 息发 送 ，并且在第一时 间内找到错误的信息代 码并且上报 。
现阶 段 我 国的矿 用传 感 器通 信 智能 化水 平 也有 着 明显 的 进步 。根据相 关研 究表 明现阶段我 国许多型 号的传感器都 开始 逐渐 的采用单 片机技术 来实现其智 能化 ，这主要 是因为传 感器 信号 的数据通 信能够使得 监控系统 结构变得更为 明晰 。举例 来 说 ，矿 用传感 器在矿井 工作 面局部 范围的应用 能够实现 自行组 网， 从而能够在此基础 上实现较为简 易的测 控。其次 ，如果在全 矿井 内都采用这种传感器 则可 以直接省去传统 的分站环节， 从而
基于以太网的传感器应用网络
基于以太网的传感器应用网络概述传感器网络中，除了比较热门的无线传感器网络之外，还有一种基于以太网的智能传感器网络，即把计算机网络事实上的国际标准TCP/IP 协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/互联网协议）和以太网协议引入到了传感器中，在传感器中嵌入了TCP/IP 协议和以太网协议，使传感器不通过PC 就能直接连上Internet/ Intranet。
相对于其他类型传感器而言，这种传感器由于内部直接嵌入了TCP/IP 协议和以太网协议，所以现场级的传感器就具备了以太网功能，使得测控系统在数据采集、信息发布及系统集成等方面都以企业内部网（Intranet）为依托，使得测控网和信息网统一起来。
如果企业Intranet 与Internet 相连，各种现场信息均可在整个Internet 上实时浏览，如果需要，这些信息在全球任何开通了Internet 的地方均可实时浏览共享。
基于以太网的视觉传感器视觉传感器主要由一个或者两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备，其主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像。
由于该类型传感器要传输的数据信息非常丰富，所以，以太网接口为视觉传感器带来了一种全新的系统解决方案，代表产品为康耐视公司的Checker 4G 系列（如图1 所示）。
Checker 4G 视觉传感器可通过以太网络进行远程设置和监控，也可以通过以太网和PROFINET 与各类PLC 进行通信（图2 所示），以及将每次检测的图像保存到FTP 服务器上。
使用Checker 4G 时，用户可将该传感器配置为存在传感器或测量传感器以对生产过程进行检测和防止出现错误。
存在传感器用于验证相应特征是否存在，而测量传感器用于验证相应特征是否为具有适当的高度、宽度或直径。
无论使用何种模式，每台Checker 4G 传感器能够检查的元件特征数都不会受限制。
现代网络交换技术答案
现代网络交换技术答案【篇一：现代交换技术答案】说交换设备是通信网的重要组成部分？转接交换设备是通信网络的核心，它的基本功能是对连接到交换节点的传输链路上的信号进行汇集、转接和分配，实现多点到多点之间的信息转移交互。
1.2电话交换网中两个用户终端进行通信时，交换机主要完成哪些操作？在电话交换网中，开始呼叫时交换机完成接续（寻址、定位、振铃等）工作，被叫摘机后交换机分配给本次呼叫一个通路，在通信中交换机主要完成通信传送的工作。
1.5 如何理解atm交换综合了电路交换和分组交换的优点.1）采用固定长度的atm信元异步转移复用方式。
2）atm采用面向连接并预约传输资源的方式工作。
3）在atm网络内部取消差错控制和流量控制，而将这些工作推到网络的边缘设备上进行。
4）atm信元头部功能降低。
1.7 光交换技术的特点是什么？1）提高节点吞吐量。
2）降低交换成本。
3）透明性。
2.2电路交换系统有哪些特点？1）电路交换是面向连接的交换技术。
2）电路交换采用静态复用、预分配带宽并独占通信资源的方式。
3）电路交换是一种实时交换，适用于对实时性要求高的通信业务。
2.4电路交换机由哪些基本功能模块组成，并说明各模块作用？由终端接口功能、连接功能信令功能和控制功能等模块组成，终端接口功能主要作用是适配外部线路传输信号的特性要求，将外部信号传送格式与适合交换机内部连接功能所要求的格式进行相互转换，并协同信令功能模块收发信息。
信令功能模块的作用是通过终端接口电路监视外部终端的工作状态和接收呼叫信令，并将接收的状态和信令消息转换成适合控制功能进行处理的消息格式。
连接功能的作用是在控制功能模块的管理下，为连接在交换机上的所有终端提供可任选的相互连接通路。
控制功能的作用是依照用户需求结合交换设备性能指标要求，快捷可靠的实施电路接续操作，并有效地管理交换设备正常运行。
2.6简述模拟用户接口电路的7项基本功能。
馈电b，保证通话时有馈电电流，过压保护o，为防止雷电等高压损坏交换机，振铃r，通知被叫用户有来话呼叫监视s，监视用户线环路的通断状态，用来识别用户话机的摘机挂机状态编译码器c，混合电路h，完成二四线转换测试t，检测故障2.10在电路交换系统中，处理机间通信方式有哪些？各有什么特点？1）利用pcm信道进行消息通信：不需要增加额外的硬件，软件编程开销也较小，但通信容量小，消息传送路径比较固定，多用于分级控制方式中预处理机和呼叫处理机之间的消息通信。
低功耗传感器网络节点通信模块研究与设计的开题报告
低功耗传感器网络节点通信模块研究与设计的开题报告一、题目：低功耗传感器网络节点通信模块研究与设计。
二、研究背景和意义：随着物联网技术的发展，传感器网络技术逐渐成为工业控制、环境监测等领域重要的应用技术之一。
传感器网络中所有的传感器节点通过无线通信技术实现信息的传递，其中，通信模块是实现节点间通信的重要组成部分。
目前，传感器网络应用领域的需求日益增加，但同时也面临着庞大的网络规模和能源限制的问题，如何研究设计低功耗的传感器网络节点通信模块将成为传感器网络的发展方向之一。
因此，对低功耗传感器网络节点通信模块的研究与设计，能够有效提高传感器网络的能源利用和通信效率，具有重要的理论和实际意义。
三、研究内容和目标：本次研究将从以下几个方面展开：1.对低功耗传感器网络通信模块的现状进行调研，对相关技术进行分析。
2.研究低功耗传感器网络通信模块的电路设计，实现多通道数据采集与传输。
3.研究低功耗传感器网络通信模块的无线通信技术，针对传输距离、传输速率等需求进行设计优化。
4.进行通信模块的硬件和软件测试，对模块的功能和性能进行测试和评估。
研究的目标是设计出一款具有低功耗、高效率的传感器网络节点通信模块，实现多通道数据采集和可靠地数据传输。
四、研究方法：1.文献调研：对现有低功耗传感器网络通信模块的设计进行调研，对相关技术进行分析。
2.电路设计：根据需求设计低功耗传感器网络通信模块的电路。
3.软件开发：利用 C 语言编程实现通信模块的相关功能。
4.硬件测试：对设计好的通信模块进行硬件测试，测试其性能和功耗等。
五、预期成果和意义：完成本次研究后，预期可以获得以下成果：1.一种具有低功耗、高效率的传感器网络节点通信模块。
2.对低功耗传感器网络通信模块设计方案的评估和优化。
3.对低功耗传感器网络通信模块相关技术的研究和总结。
4.研究成果可以为传感器网络领域的研究提供参考和借鉴。
通过本次研究，对低功耗传感器网络节点通信模块的研究与设计将得到深入的探索，为行业发展提供更为高效、可靠的技术方案支持。
基于IP传感器的网络监控系统OPC研究
基于IP传感器的网络监控系统OPC研究随着信息技术的快速发展，网络监控系统在各个领域得到广泛应用。
传统的网络监控系统主要基于传感器、数据采集与传输、数据处理与分析等技术，但随着IP传感器的出现，网络监控系统的应用范围和效能得到了进一步提升。
IP传感器是一种基于互联网协议的传感器设备，可以通过网络与其他设备进行通信和数据传输。
相比传统传感器，IP传感器具有更高的灵活性和可扩展性，能够更好地适应复杂的网络环境和大规模的监控需求。
在网络监控系统中，OPC（OLE for Process Control）技术被广泛应用。
OPC技术是一种面向过程控制的开放标准，通过统一的接口和协议，实现了不同厂商、不同设备之间的互操作性。
通过将IP传感器与OPC技术相结合，可以实现更高效、更智能的网络监控系统。
首先，基于IP传感器的网络监控系统可以实现更广泛的监控范围。
传统的网络监控系统受限于传感器的布线和传输距离，往往只能监控有限的区域。
而IP传感器可以通过网络连接，实现远程监控和控制，无论是城市的公共设施、工业生产线还是农田的气候变化，都可以实时进行监控。
其次，基于IP传感器的网络监控系统可以实现更高效的数据采集与传输。
传统的网络监控系统需要通过专用的数据采集设备将传感器数据采集后传输到数据处理中心，这样会增加系统的复杂性和成本。
而IP传感器直接通过网络进行数据传输，可以减少设备的数量和线缆的使用，提高了数据传输的效率和可靠性。
再次，基于IP传感器的网络监控系统可以实现更智能的数据处理与分析。
传统的网络监控系统往往只能对数据进行简单的实时监控，而缺乏对数据的深度分析和挖掘。
而IP传感器通过传输大量的数据，可以为系统提供更多的信息，从而实现更精确的数据处理和分析，为决策提供更多的依据。
综上所述，基于IP传感器的网络监控系统OPC研究具有广阔的应用前景。
通过将IP传感器与OPC技术相结合，可以实现更广泛的监控范围、更高效的数据采集与传输以及更智能的数据处理与分析。
基于IP协议的新型互联网通信技术研究
基于IP协议的新型互联网通信技术研究随着互联网的普及，人们的生活和工作方式也在不断变化，越来越多的人开始关注基于IP协议的新型互联网通信技术。
这种技术具有快速、安全、稳定等优点，可以为人们的生活和工作带来巨大的便利。
一、基于IP协议的新型互联网通信技术的概念基于IP协议的新型互联网通信技术，即IP通信技术。
它是一种通过互联网协议实现通信的技术，不同于传统的电信运营商网络和业务实现方式。
IP通信技术的本质是利用互联网的网络结构完成实时通信，比如语音、视频、文字等，同时也支持多种设备的接入和互联，便于人们的协同工作和交流。
二、基于IP协议的新型互联网通信技术的优点2.1 快速IP通信技术是一种通过互联网协议实现通信的方式，与传统的电信运营商网络和业务实现方式相比，具有更快的传输速度和响应时间。
因为它不依赖于传统的网络设备，而是利用互联网的流量来进行通信。
2.2 安全IP通信技术采用加密方式进行数据传输和传输控制，确保了通信的安全性。
因为互联网中的通信数据传输是经过加密的，在网络传输的过程中，第三方无法获取通信内容，从而实现了对数据的保护。
2.3 稳定IP通信技术采用多重备份和冗余设计，从而保证了数据通信的可靠性和稳定性。
一旦某个节点不可用了，数据通信可以自动切换到其他节点，从而不影响用户的正常产品和服务的使用。
三、基于IP协议的新型互联网通信技术的应用场景3.1 为远程办公提供支持基于IP协议的新型互联网通信技术，可以为远程办公提供支持。
越来越多的公司和机构开始采用远程办公的方式，而IP通信技术可以提供多种方式来实现远程办公，比如视频会议、实时聊天等，从而保证了远程办公的效率和质量。
3.2 为线上教育提供支持基于IP协议的新型互联网通信技术还可以为线上教育提供支持。
在线教育已经成为一个越来越重要的教育方式，而IP通信技术可以提供多种方式来进行线上教育，比如实时视频、文字交流等，从而为学生和教师们提供更好的教育体验。
无线传感器网络以太网接入网关的研究与实现
2、设计一款具有通用性的无线传感器网络以太网接入网关硬件平台；
3、实现接入网关的远程管理和维护功能；
4、提高接入网关的稳定性和数 据处理能力。
三、文献综述
近年来，针对无线传感器网络以太网接入网关的研究取得了一系列成果。在 通信协议转换方面，研究者们提出了一系列优化算法，如TCP/IP协议栈的压缩与 加速等。在硬件平台设计方面，一些研究者利用嵌入式系统实现了无线传感器网 络节点与以太网的通信。另外，还有一些研究者于接入网关的远程管理和维护方 面，提出了相应的解决方案。然而，目前的研究成果仍存在一些问题，如通信协 议转换效率不高、硬件平台通用性不足等。
六、总结与展望
本次演示对无线传感器网络的研究与实现进行了详细探讨，介绍了其概念、 应用场景及研究意义，分析了其基本原理和组成元素，给出了应用领域和实现方 案，并探讨了所面临的挑战及相应的解决方案。尽管取得了一定的研究成果，但 仍存在诸多不足之处，例如在能量管理、网络安全等方面仍有很大的提升空间。
展望未来，无线传感器网络将以太网接入网关的研究仍具有广阔的发展空间。 随着物联网技术的不断进步和应用领域的不断拓展，如何进一步提高接入网关的 性能和稳定性，以满足更为复杂的通信需求，将成为未来的研究方向。研究过程 中应注意降低成本，以便更好地推广和应用无线传感器网络技术。
参考内容
一、背景介绍
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是由一组通过无线通 信方式进行数据传输的小型传感器节点组成的网络。这类网络广泛应用于环境监 测、智能家居、智能交通、农业等领域，为人们提供了实时、高效、智能的信息 获取方式。随着科技的发展，无线传感器网络的研究和应用价值越来越受到。
Ethernet／IP协议简介
目录1 现场总线控制技术与工业以太网........................................................................................ - 1 -2 工业以太网实时性问题........................................................................................................ -3 -2.1 通讯确定性和实时性技术........................................................................................... - 3 -3 Ethernet／IP协议简介.......................................................................................................... -4 -3.1 Ethernet／IP工业以太网.............................................................................................. - 4 -3.1.1 Ethernet／IP协议模型及协议内容................................................................... - 5 -3.1.2 EtherNet/IP 的通信机制.................................................................................... - 7 -3.2 ProfitNet工业以太网................................................................................................. - 8 -3.2.1 基本介绍............................................................................................................ - 8 -3.2.2 实时通信............................................................................................................ - 8 -3.2.3 PROFINET .......................................................................................................... - 9 -3.2.4 安全.................................................................................................................. - 10 -3.3 Modbus-IDA工业以太网 ........................................................................................ - 11 -3.3.1 基本信息.......................................................................................................... - 11 -3.3.2 特点.................................................................................................................. - 12 -3.3.3 传输方式.......................................................................................................... - 13 -3.3.4 CRC ................................................................................................................... - 15 -3.4 Controlnet工业以太网............................................................................................. - 17 -3.4.1 原理.................................................................................................................. - 17 -3.4.2 ControlNet网络................................................................................................ - 18 -3.4.3 控制网国际有限公司...................................................................................... - 18 -3.4.4 可建造ControlNet的设备.............................................................................. - 18 -3.5 World FIP工业以太网............................................................................................. - 20 -3.5.1 概述.................................................................................................................. - 20 -3.5.2 WorldFip的特点 .............................................................................................. - 20 -3.5.3 WorldFip 协议 ................................................................................................. - 21 -3.5.4 WorldFip总线典型器件 .................................................................................. - 22 -3.5.5 开发工具.......................................................................................................... - 23 -3.5.6 目前存在的一些问题和应用前景.................................................................. - 23 -4 Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现....................................................................... - 25 -4．1 硬件系统总体架构.................................................................................................. - 25 - 4．2电源设计................................................................................................................... - 25 - 4．3复位电路设计........................................................................................................... - 26 - 4．4以太网通讯接口设计............................................................................................... - 26 - 4．4．1以太网电路原理......................................................................................... - 27 -4．4．2以太网芯片CS8900A-IQ3功能描述........................................................ - 27 -4.5串行通讯接口设计...................................................................................................... - 29 -4．6 主从USB接口设计.............................................................................................. - 29 - 4．7 外部I／0扩展接口设计 ........................................................................................ - 30 - 5 EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景..................................................................... - 31 -1 现场总线控制技术与工业以太网20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟，智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用，嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地接入了现场总线。
基于以太网的矿用传感器通信实现策略
基于以太网的矿用传感器通信实现策略常州市213015摘要：基于以太网的矿用传感器技术在中国许多矿山中广泛的应用,已达到了相当不错的成效。
文章在介绍了矿用传感器网络通信的基本内涵和发展走向之后.作者针对基于以太网的矿用传感器网络通信的策略展开了研究。
关键词：以太网；矿用传感器；通信实现策略一、矿用传感器通信简析1．计算机化水平提升现阶段中国的矿用传感器与设计技术水平已取得了相当明显的提高。
众所周知,近年来由于中国煤矿监测技术的不断进步,在这一阶段中基于以太网的总体和局部的监测信息系统,以及计算机测控信息系统也开始得到了更多的运用,同时其总体的自动化水平也有了明显的提高。
举例来说,在这类别的感应器中比较出名的就是森透里昂系统中的瓦斯感应器。
该机型的传感器不但可以将矿井中的瓦斯信息实现非常迅速的显示,而且还能够确保报警等问题都通过单片机来实现.并且,还可以把信息的远传也经过单片机处理后,成为了一个计算机数据通讯。
正是由于这些先进的传感器,使煤矿监测控制系统的技术标准更为规范、设备更为先进,并为其整体素质的能力和安全管理水平的提高,打下了扎实的技术基础。
2．智能化水平提升现阶段我国的矿用传感器通信智能化水平也有着明显的进步。
根据相关研究表明现阶段我国许多型号的传感器都开始逐渐的采用单片机技术来实现其智能化，这主要是因为传感器信号的数据通信能够使得监控系统结构变得更为明晰。
举例来说，矿用传感器在矿井工作面局部范围的应用能够实现自行组网，从而能够在此基础上实现较为简易的测控。
其次，如果在全矿井内都采用这种传感器则可以直接省去传统的分站环节，从而能够在此基础上使传感器信号可以直接的上传到地面中心去。
3．整体优越性较强矿用传感器通信具有很强的技术优越性。
一般而言基于以太网的矿用传感器本身具有计算机局域网所具有的一系列优点，仔细分析则可以发现正是因为所有的传感器以及处理终端都可以连成一个局域网LAN，故使得其可以比现有监控系统更具家灵活，并且也可以使得系统能够具有较高的可靠性。
无线传感器网络以太网接入网关的研究与实现的开题报告
无线传感器网络以太网接入网关的研究与实现的开题报告一、选题背景和意义：随着无线传感器技术的不断发展，无线传感器网络已经成为人们关注的热点之一。
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布在观测区域内的微型传感器节点组成的自组织网络，具有自适应、自组织、自配置、弱电池供电等特点。
传感器节点间采用无线通信方式进行信息的传递和协同感知。
随着WSN的应用逐渐扩大，其与各种网络的互连问题也逐渐被人们所关注。
尤其是在一些大型传感器网络应用场景中，需要通过以太网等有线网络接入到互联网中去，以提供更强大的计算和存储能力等服务。
本论文的研究目的在于探究无线传感器网络以太网接入网关的实现方法，分析其优缺点，通过实现一个无线传感器网络以太网接入网关的原型系统，验证其可行性和有效性，为无线传感器网络的实际应用提供一定的参考和指导。
二、研究内容和方法：1. 研究无线传感器网络与以太网的协议差异性，分析不同协议的优劣势。
2. 分析无线传感器网络以太网接入网关的实现方法与其优缺点。
3. 设计一个无线传感器网络以太网接入网关的原型系统，开发相应的软件程序和硬件设备。
4. 通过实验对设计的无线传感器网络以太网接入网关的原型系统进行测试和验证，分析实验结果和实现结果的差异和原因。
5. 总结研究成果，提出未来工作的展望和建议。
本研究方法主要采用文献研究、软件开发、硬件设计和实验方法等。
三、预期研究成果：1. 对无线传感器网络与以太网的协议差异性进行了分析。
2. 研究了无线传感器网络以太网接入网关的实现方法与其优缺点。
3. 设计并实现了一个无线传感器网络以太网接入网关的原型系统，验证了其可行性和有效性。
4. 提出了未来工作的展望和建议。
四、进度计划：本研究计划分为以下几个阶段：1. 阶段一（1周）：了解无线传感器网络技术和以太网等有线网络技术的基本原理和协议。
2. 阶段二（2周）：研究无线传感器网络与以太网的协议差异性，分析不同协议的优缺点。
无线传感器网络与TCPIP网络互联通信技术研究
无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)是由大量传感器节点通过无线通信技术组成的自组织网络。
WSN具有成本低、功耗低、灵活性高、可扩展等优点[1]，在民用和军事领域都具有广泛的应用前景。
特别是WSN接入到Internet已成为全新的研究热点。
如果能够将WSN与Internet互联起来，则可以通过Internet远程访问和控制WSN，而且WSN也可以将信息传输给远端感兴趣的用户，不仅实现了网络远程监控、诊断和系统升级的功能，而且也促进了用户端共享更多的网络信息资源。
而这也将进一步促进WSN在环境监测、医疗监护、城市交通管理、仓储管理、军事侦察等领域的应用。
1 无线传感器网络与Internet的互联方案分析无线传感器网络具有以下特点：节点可供开发片上资源(如内存等)不多；部分应用情形下节点数量众多；节点可以静止也可以移动等。
因此WSN与Internet 的互联技术较之一般的设备连接Internet技术有更多的难点。
随着技术的发展，提出了越来越多的方案，这些方案在不同的场合有不同的应用。
综合起来可以分为以下几种。
(1)通过IPv6进行互联在某些应用中，无线传感器网络应用中所需的节点数量非常多，如果每一个节点都分配一个IP地址，则需要的IP地址数量众多[2]。
但实际应用中没有足够的IP资源可用。
而IPv6是下一代网络协议，具有地址资源丰富，可以自动配置IP地址等优点，可以满足无线传感器网络节点对IP地址数量大的需求，所以在WSN互联Internet技术中使用IPv6协议成为一个研究方向。
但是由于Internet 还是基于IPv4的TCP/IP协议，所以采用IPv6的WSN与Internet互联需要进行地址转换[3]，并且目前使用IPv6的WSN还处于实验网阶段。
(2)通过GSM/CDMA网络进行互联许多WSN网络应用在偏远区域，那里除了移动通信网络设施外没有其他的通信基础设施，因此在这类区域中WSN互联Internet必须借助于移动通信网。
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收稿日期:2004204214 基金项目:重庆市自然科学资助项目(CSTC2005BB2077) 作者简介:陶红艳(19642),女,四川泸县人,副教授,研究方向:车辆技术,检测技术。
文章编号:100422474(2006)0320291203基于以太网模块IP 传感器的研究陶红艳1,陈学军2,李恭琼1,余成波2(1.重庆工学院汽车学院,重庆400050;2.重庆工学院远程测试与控制技术研究所,重庆400050) 摘 要:对于工业现场设备的监测控制,人们不再满足于集散控制系统和现场总线控制系统,为此,结合传感技术和Internet 技术,将传感器制成网络产品,并实现网络通信TCP/IP 协议。
该文系统地介绍了IP 传感器、TCP/IP 协议及其实现原理,阐述了以太网通信模块的实现方案、软件设计,给出了网卡的复位及初始化事例。
所研制的IP 传感器具有远程数据访问、信息实时发布与共享以及在线编程等功能,为构建具有更高性能价格比的测控自动化系统成为可能,该模块在远程自动化领域具有广阔的应用前景。
关键词:IP 传感器;TCP/IP 协议;R TL8019AS ;单片机中图分类号:TP212 文献标识码:AR esarch on IP Sensor B ased on Ethernet ModuleTAO H ong 2yan 1,CHEN Xue 2jun 2,L I G ong 2qiong 1,YU Cheng 2bo 2(1.Chongqing Institute of Automobile ,Chongqing Institute of Technology Chongqing 400050,China ;2.Research Institute of Remote Test &Control ,Chongqing Institute of Technology ,Chongqing 400050,China ) Abstract :People are no longer to settle for distributing center control system and field 2bus control system to mo 2nitor the industrial field equipment.Therefore ,the sensor technology and internet are adopted to develop IP sensor and realize TCP/IP protocol.The paper systematically introduces IP sensors ,TCP/IP protocol and its realizing principle ,sets forth implementations project of Ethernet communication module and its software design ,and gives the practical examples of reset and initialization of network card.The developed IP sensor has f unctions of remote data access ,real 2time information issuance and on 2line programming ,which make it possible setting up the testing automatic system with a higher cost performance.This module has the wide application prospects in the field of the remote automation.K ey w ords :IP sensor ;TCP/IP ;R TL8019AS ;MCU 目前,正在采用的RS 2232接口、RS 2485接口、RS 2422接口的网络传感器,存在一些不足:首先,传输距离有限;其二,与PC 机进行串行通信,一台PC 机最多可挂接此类传感器的数量受到限制;其三,在远距离传输信号时很容易受线路干扰及环境噪声的影响,还会造成信号衰减,且布线复杂;并且其所传输的数据量将受到影响,速度慢,数据传输实时性受到限制。
为此,许多大公司都纷纷推出了现场总线标准,虽然极大的方便了工业测控,但是这些现场总线的开放性及兼容性受到了限制。
随着以太网逐渐渗入到社会生活的各个角落,并且在以太网上运行的TCP/IP 协议是一个开放性的标准,它并不由某个厂商所控制。
为此,本文作者结合传感技术和In 2ternet 技术,提出了基于以太网模块IP 传感器的研究,具有极其重要的应用价值和学术意义。
1 IP 传感器的系统组成IP 传感器是在传统传感器的基础上嵌入了TCP/IP 协议,采用以太网标准接口,实现了现场设备和因特网直接通讯。
因此,IP 传感器主要由传感器单元、信号采集及处理单元、微处理器和以太网接口单元等部分组成(见图1)。
其工作原理是通过将被测参量转换为电信号,并经过电信号调理和A/D 采集转换为数字信号,再经过微处理器的数据处理(包括零位漂移、温度漂移的补偿、滤波及校准后),由TCP/IP 协议实现TCP/IP 数据包的封装,最后通过以太网接口模块完成与网络数据交换。
图1 IP 传感器系统框图2 嵌入单片机的TCP/IP 协议简介及实现原理 IP 传感器的以太网接口模块实现的关键在于TCP/IP 通信协议的实现。
TCP/IP 通信协议的实第28卷第3期压 电 与 声 光Vol.28No.32006年6月PIEZO EL ECTECTRICS &ACOUSTOOPTICSJ un.2006现方法主要采用协议栈移植,针对嵌入式系统,将TCP/IP 协议栈移植到微处理器系统中。
TCP/IP 协议是一个庞大的协议族,包含了不同层次的多个协议族,TCP 和IP 只是其中的两种协议,因此其对系统资源消耗较大。
本文针对8位的单片机,利用TCP/IP 协议中的UDP (用户数据报协议)、IP (网络报文协议)、ARP (地址解析协议)及简单的应用层协议成功地实现了单片机的网络互连,既提高了数据传输的速度,又保证了数据传输的正确性。
TCP/IP 协议对应于开放系统互连(OSI )模型,TCP/IP 通常采用一种简化的4层模型,分别为应用层、传输层、互连网络层和网络接口层[122]。
图2为各种协议间的关系。
图2 TCP/IP 体系统结构及其协议族2.1 应用层在本系统中,单片机系统传递来自Et hernet 和数据终端的数据,应用层只对大的数据报作打包拆报处理。
因此应用层根据需要可在单片机内完成,也可由单片机转给用户端终设备完成。
2.2 传输层传输层主要为两个网络节点上的应用程序提供端到端的通信,通过明确定义的通道及某些特性获取数据,如定义网络连接的端口号等,实现该层协议的TCP (传输控制协议)和UDP (用户数据报协议)。
2.3 互连网络层互连网络层让信息可以发送到相邻的TCP/IP 网络上的任一节点上,IP 协议就是该层中传送数据的机制。
IP 协议是TCP/IP 协议栈的核心,包含了ICMP (控制报文协议)和IGM P (Internet 组管理协议)。
IP 协议提供对数据大小的重新组装功能,以适应不同网络对报文的要求。
IP 的责任是把数据从源传送到目的地,不负责保证传送的可靠性和流量控制。
对于本系统的IP 协议的实现比较简单,采取只接受IPV4(即32位IP 地址)和IP 头长度为20字节的包,且只处理一包,不允许IP 包分段(本系统不设置接收队列),不处理与ICM P 、TCP 、UDP 无关的内容。
以上互连网络层和传输层由单片机来处理实现。
2.4 网络接口层它包括以太网驱动程序和物理接口(网络芯片)网络层数据必须先交付给以太网的驱动程序,由它将网络层数据打包并交付给物理接口,完成数据发送,反之,解包原理一样。
3 以太网接口模块的硬件组成及工作原理[324]3.1 硬件组成IP 传感器的以太网接口模块主要是完成对以太网和单片机之间的数据转换。
电路主要由主控器89C52、R TL8019AS 、RAM62256、锁存器74HC373N 、EEPROM 93C46、20F001N 、RJ 45及状态灯L ED 等组成。
具体电路框图如图3所示。
图3 IP 传感器的以太网接口模块电路原理图3.2 工作原理整个以太网接口模块的工作控制由单片机89C52来完成,通过R TL8019AS 来实现与网络数据交换。
单片机的P0(P0.0～P0.7)口经74HC373N 作为地址锁存后连接62256的低8位地址(A0～A7),并且低5位与R TL8019AS 的SA0～SA4相连,P0口直接作为数据口与62256的8位数据线相连(D0～D7)并且与R TL8019AS 的SD0～SD7相连;单片机的P2(P2.0～P2.6)口作为高8位地址线与62256的高位地址线(A8～A14)相连。
单片机的AL E 信号与74HC373N 的G 信号相连。
单片机的读信号线RD 、写信号线WR 、P1.0信号线分别与R TL8019AS 的IORB 、IOWB 、RSTDRV 相连。
R TL8019AS 通过20F001N 再与8芯非屏蔽双绞线的RJ 45标准接口相连接。
20F001N 是一个外接的隔离滤波器,起到提高抗干拢能力。
本来R TL8019AS 内有8kbit 的RAM 可用来作为89C52的数据存储器,但因为R TL8019AS 芯片读写速度慢,再者又因为以太网的包最大可有1500多字节,89C52单片机是无法存储这么大的包的,所以采用外扩存储器62256来提高单片机的数据传输速度和复杂的TCP/IP 的处理。
同时这外部的RAM 也用作串行口的输入输出缓冲,以使单片机可以高速的吞吐数据。
用户的一些设置采用24C02来存储。
292压 电 与 声 光2006年 4 软件实现及网络芯片的初始化与复位[5]4.1 软件流程设计与实现单片机控制软件主要由复位、初始化和数据解包打包组成。
如图4所示,首先单片机复位及初始化以太网模块,然后接下来的主要工作就是接收和发送数据。
接收主要来自前端现场传感数据和网络传来的网络数据包。
其将前者打包发送至以太网;把后者解包并作相应处理,从而实现了以太网模块与Et hernet 数据通信。