基于fpga的无线传感器网络mac层研究

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1、工学硕士学位论文基于FPGA的无线传感器网络MAC层研究栗晓东哈尔滨工业大学2008年6月国内图书分类号：TP392国际图书分类号：621.38工学硕士学位论文基于FPGA的无线传感器网络MAC层研究硕士研究生：栗晓东导师：刘晓为教授副导师：谭晓昀教授申请学位：工学硕士学科、专业：微电子学与固体电子学所在单位：微电子科学与技术系答辩日期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP392 U.D.C:621.38DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMACINWIRELESSSEN

2、SORNETWORKBASEDONFPGACandidate:LiXiaodongSupervisor:Prof.LiuXiaoweiAssociateSupervisor:Prof.TanXiaoyunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAffiliation:Dept.ofMicroelectronicsScienceandTechnologyDateofDefense:June,2008Degree-Conferring-I

3、nstitution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着高速铁路的发展，传统的通过人工检测过往车辆与车站安全信息的方法己不能满足现有铁路安全运行的需要。利用无线传感器网络实现铁路现场车辆状态实时模拟以及无人车辆溜车自动报警等技术，是铁路安全信息传输现代化的重要突破。在无线传感器网络中，介质访问控制MAC(MediumAccessControl)协议决定了网络中数据帧的格式、信道的使用方式、以及在传感器节点间分配有限的通信资源的方式，可以说MAC层构建了传感器网络数据传输的基本结构。MAC层协议对传感器网络的性能有较大的影响，

4、是保障无线传感器网络高效运作的关键协议之一。本论文以研发新一代铁路溜车检测报警系统数据处理模块的技术解决方案为目的，首先对无线传感器网络的几种拓扑结构和MAC层协议进行了介绍；接着重点研究如何使用可编程逻辑器件替代单片机来实现无线传感器网络中MAC层协议部分，从而解决前一版电路中接收状态下因单片机按时钟信号触发中断而大量占用单片机资源的问题；最后采用ALTERAACEX1K器件，利用自顶向下的模块化设计方法实现了高速、稳定、大容量、可靠性好的铁路溜车检测报警系统MAC层的目标。同时给出了仿真结果的波形图，从时序仿真结果可以看出软件程序符合最初的设想，最后绘制了硬件电路，进行了硬件下

5、载验证并达到了预定的要求。关键词无线传感器网络；可编程逻辑器件；MAC层；溜车检测-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofhigh-speedrailway,thetraditionalartificial supervisioncannotmeettheexistingrailwaysecurityoperation.Using technologyofwirelesssensornetworkstorealizethereal-timesimulationofthe railwaysceneandnobodyvehicless

6、lippingauto-alarm,itisimportant breakthroughsofsaferailwaymodernization.Inwirelesssensornetworks,theMAC(MediumAccessControl)protocol determinesthenetworkdataframeformat,channelusage,andthesensornodes howtoallocatelimitedresourcesofcommunication,itcanbesaidMAClayer builtthebasicstructureofdatat

7、ransmissionofasensornetwork.MAClayer haveagreatinfluenceontheperformanceofsensornetworks,itisoneofthekey protocoltoprotectwirelesssensornetworksefficientcommunications.Inthispaper,asdevelopingdata-processingmoduletechnologyinanew genera