基于fpga的无线传感器网络低功耗节点设计及实现

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1、原创性声明IlIMIIMill111111IY2195184本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特II]II以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其它单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：肇逆曼日期：狸竺年上月五日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送

2、交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。摘要无线传感器网络是集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体网络信息系统，被誉为继个人电脑、计算机网络及无线通信后，IT技术的“第四次产业革命”，具有广泛的应用前景。WSNs节点是无线传感器网络功能的具体执行单元，但由于节点的电源能量有限且不易更换，因此如何减少能量消耗成为无线传感器网

3、络的核心问题。论文概述了无线传感器网络的起源，特点和应用，介绍了数字系统功耗的来源，影响因素及各种低功耗优化技术。详细阐述了基于FPGA的无线传感器网络低功耗节点的具体设计过程。以EPlCl2Q240C8芯片为核心，采用模块化的设计方法对节点进行分析设计，并研制出节点硬件实物。软件方面，基于FPGA平台，设计了满足节点要求的最小系统，编写了各系统模块驱动程序。分析了ZigBee协议组网的原理及过程，针对所设计的硬件节点的具体情况移植了简单的组网协议以实现传感器网络的组建，并编写了数据监控软件以监视网络传输的数据。设

4、计采用了低功耗策略，以环境温度监控为应用对象，对所设计的节点进行了组网，通信距离和低功耗测试。测试结果表明，节点具有低功耗，低成本，微型化和强大的可扩展性和计算能力，可满足无线传感器网络在各个领域的应用需求。所研制的节点既可用于实际应用，又可为无线传感器网络技术的研究提供参考。关键词：无线传感器网络，FPGA，节点，低功耗中南大学硕士论文ABSTRACTABSTRACTWirelesssensornetworksisasetofdistributedinformationacquisition，informatio

5、ntransmissionandinformationprocessingtechnologyintheintegrationofnetworkinformationsystem，knownasthefollowingpersonalcomputer,computernetworkandwirelesscommunicationtechnology,"revolutionofthefourthindustry¨inITtechnology．Ithasthewidespreadapplicationprospect．

6、WSNsnodeinwirelesssensornetworksisthespecificfunctionoftheexecutionunit，butasaresultofnodepowerenergyislimited，whichisnoteasytoreplace，SOhowtoreducetheenergyconsumptionofwirelesssensornetworkisacoreproblem．111epaperprovidesanoverviewofwirelesssensornetworktheo

7、rigin，characteristicsandapplication，introducesthedigitalpowersource，influencefactorsandallkindsofpoweroptimizationtechnology．ThepaperexpatiatesWSNsnodeofthespecificdesignprocessontheFPGA．WimEP1C12Q240C8chipasthecore，usingmodulardesignmethodofnodeanalysisanddes

8、ign，anddevelopedthenodehardware．Software，basedonFPGAplatform，designedtomeettherequirementsofthenodeofminimumsystem，preparedbyeachsystemmoduledriver．TheanalysisoftheZigBeeprotocolne