基于蓝牙4.0的无线传感器通用接口研究与实现.pdf

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1、学校代码：10255学号：2141130东华大学基于蓝牙4.0的无线传感器通用接口研究与实现ResearchandRealizationofaUniversalWirelessSensorInterfaceBasedonBLE4.0学院：信息科学与技术学院专业：控制科学与工程姓名：胡志健导师：张中炜高级工程师2017年1月东华大学学位论文原创性声明〇：。本人郑重声明我恪守学术道德，崇尚严谨学风所呈交的学位论－文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品

2、及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：忘／讀吗＿日期：年月日Ｉ１Ｉ东华大学学位论文版权使用授权书‘学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的扇定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可臥将本学位论文的全部或＿部分肉容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密Ｅｆ。学位论文作者签名；

3、＾焉ｉａ指导教师签名；冰作４日期：兴ｎ年：討Ｉ１月７日日期７年月日ｎ基于蓝牙4.0的无线传感器通用接口研究与实现摘要物联网（InternetofThings，IoT）是信息领域里一次重大的发展和变革机遇。物联网的应用为社会发展做出了极大贡献，是各个产业向现代化转变的重要契机。随着传感器技术、通信技术与云计算的快速发展，无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）在军事应用、农业生产、医疗检测、智慧城市等领域有着十分广阔的应用前景。WSN的快速发展，对位于感知层的传感器的开放性和互操作性提出了越来越高的要求。目前，WSN中的

4、传感器没有统一接口，输出信号的类型多样，数据格式与交互协议不尽相同，导致了来自不同厂商的传感器互不兼容，系统扩展与维护十分困难。因此，对WSN中传感器的接口进行统一的标准化设计具有十分重要的意义。本文主要就WSN节点的传感器信号处理、数据传输两方面展开讨论，提出了一种基于低功耗蓝牙技术设计无线传感器通用接口（UniversalSensorInterface，USI）的方案，该方案可实现传感器即插即用、环境信息采集、数据无线传输与显示功能，主要研究内容如下：（1）提出基于蓝牙4.0的接口设计方案。结合物联网与WSN快速发展的时代背景，分析国内外在USI方面的研究现状、

5、存在的问题；分析USI设计的关键问题，包括信号接口标准化、供电方式设计、III传输技术选择；对比分析3种常见的无线传输技术ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth之后，提出基于蓝牙4.0的接口设计方案。（2）基于nRF51822EK的接口硬件设计。采用模块化的方式，分别设计电流、电压、开关量与串口信号处理的电路，后续可做进一2步的功能扩展，增加IC、SPI、USB等电路。（3）根据本文提出的接口设计方案，编写软件实现通用接口与Android手机之间的无线通信。设计通用接口与Android手机之间的通信协议；使用C语言编写接口底层代码，Java与XML语言开发An

6、droid手机侧应用程序，完成交互界面、采样通道选择、接口参数设定等功能，并对B-USI进行测试。针对论文的研究内容，探讨了课题中可优化的方面，包括接口电路的功能扩展、网络拓扑结构优化与协议的升级、传感器数据的云计算分析，并就此得出下一步的研究方向。关键词：WSN，传感器，蓝牙4.0，通用接口，物联网IVRESEARCHANDREALIZATIONOFAUNIVERSALWIRELESSSENSORINTERFACEBASEDONBLE4.0ABSTRACTTheInternetofThings(IoT)isamajordevelopmentandchangeopp

7、ortunityintheinformationfield.TheapplicationofIoThasmadegreatcontributiontosocialdevelopment,whichisanimportantopportunityforvariousindustriestomodernize.Withtherapiddevelopmentofthesensortechnology,communicationtechnologyandcloudcomputing,wirelesssensornetworks(WSN)hasawideapplicati