毕业论文：Zigbee无线路由器的设计 ㊣ 精品文档 值得下载

护之建立网络怎样加入网络怎样离开网络网络层数据的发送与接送各层帧结构的构成路由选择路由成本路由表路由选择网络层的地址分配基本路由算法路由函数第五章无线路由器硬件设计主电路设计外围电路设计电源电路与上电复位电路串口电路按键电路显示排针引出调试端口和部分芯片引脚的设计第六章无线路由器的软件设计操作系统抽象层术语协议栈的架构相关的工程选项设置软件架构任务的初始化和处理函数任务的调度时间管理建立自己的应用设备信息配置协调器的建网绑定绑定解除路由功能演示第七章协议分析仪的使用协议分析仪灯开关实验中的数据捕获结语致谢参考文献附录第章绪论引言随着通信技术的发展，短距离无线通信技术已逐渐成为无线通信技术的个重要分支。

这是因为在现实生活中，存在着许多这样的应用需求，系统所传输的数据通常为小量的突发信号，即数据特征为数据量小，要求进行实时传送。

如采用传统的无线通信技术，虽然能满足上述要求，但存在着设备的成本高体积大和能源消耗较大组网困难等问题。

针对这样的应用场合，人们更希望利用具有低成本体积小能量消耗小和传输速率低的短距离无线通信技术。

无线传感网络是由大量体积小，成本低，具有无线通信，传感，数据处理能力的传感器节点组成的，传感器节点般由传感单元，处理单元，收发单元，电源单元等功能模块组成。

在无线传感网络中，大量的传感节点被布置在整个观测区域中，各个传感器节点将所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合后传给用户，数据传送的过程是通过相邻的节点接力传送的方式传送回基站。

无线传感器网络是新代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，各国都非常重视无线传感网络的发展，正在努力推进无线传感网络的应用和发展，波士顿大学还创办了传感器网络协会，美国技术评论杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器列入其中。

在中国未来年技术预见研究中共个技术课题，其中项式直接论述传感网络的。

本文主要研究具有近距离低复杂度低功耗低数据速率低成本大容量高可靠度高安全性的无线传感器网络新技术技术，并给出的硬件设计，协议栈的实现，路由算法的流程，以及协议栈各层的详细介绍。

技术技术的发展蜜蜂在发现花丛后会通过种特殊的肢体语言来告知同伴新发现的食物源位置等信息，这种肢体语言就是行舞蹈，是蜜蜂之间种简单传达信息的方式。

借此意义作为新代无线通讯技术的命名。

简单的说，是种高可靠的无线数传网络，类似于和网络。

数传模块类似于移动网络基站。

通讯距离从标准的到几百米几公里，并且支持无限扩展。

是种新兴的短距离，低速率无线网络技术，它是种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。

它此前被称作或无线技术，主要用于近距离无线连接。

它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。

这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从个传感器传到另个传感器，所以它们之间的通信效率非常高。

年下半年，英国公司，日本三菱电子，和等国际知名的大公司宣布加入联盟，该联盟已有好几百家成员企业，并仍在发展壮大。

国内外的发展现状从年月，推出业界第款收发器以来，各大半导体厂家可谓百家争鸣，先后推出许多款收发芯片，其中仍然以最受关注。

年月，推出全球第个片上系统解决方案无线单片机，该款芯片内部集成了颗增强型的内核以及业内性能卓越的收发器。

年月，再接再厉，推出内嵌定位引擎的解决方案。

年月公司收购公司，以壮大其在行业的龙头地位。

之后在发布的收发器以及无线单片机上进行不断的修订，也陆续开发出具有针对性的开发系统，并于将帧发送到其上层目的设备为本设备的子设备直接到目的设备路由路由能力为该目的路由选择路由沿树选择路由到下跳路由开始路由选择发送到其上层进行处理。

如果地址不等，说明这个设备是中继设备。

如果当前接收设备是路由器或者协调器，并且目的设备是该设备的终端子设备，网络层就通过调用层函数直接将数据发送到目标设备，将下跳的目的地址设置为最终目标地址。

如果目的设备不是该设备的终端子设备，网络层就要进行判断。

对于具有路由能力的设备来说，它将检查是否存在与目的地址相对应的路由入口。

如果存在这个入口，就将数据通过函数转发到下跳路由地址。

在转发时，源地址和目的地址的模式都应该设置为，表示是个位的网络地址。

和参数都应该设置为层中属性的值。

源地址参数设置为当前设备层中属性的值。

目标地址就由下跳路由地址提供。

如果不存在相应的路由表入口或者入口的状态为或。

网络层就去检查该数据帧头控制字段中的搜索路由子字段的值是否为。

如果等于，设备就要开始初始化路由搜索程序。

如果路由发现子域的值为，设备将使用分级路由的方法沿树进行路由选择。

其中网络层的属性值必须为。

如果为，那么数据帧将被丢弃，并且网络层通过调用函数向上层返回。

对于不具备路由能力的设备来说，如果属性值为。

那么它们也将采用分级路由的方法沿树进行路由选择。

路由函数路由器，包括协调器执行下面的路由函数路径发现和选择路径保持维护路径期满。

路径的发现和选择路径发现是网络设备凭借网络相互协作发现和建立路径的个过程。

路由发现可以由任意个路由设备发起，并且对于个特定的目标设备直执行。

路径发现机制寻找源地址和目标地址之间的所有路径，并且试图选择可能的最好的路径。

路径选择就是选择出可能的最小成本的路径。

每个结点通常持有跟它所有邻接点的连接成本。

通常，连接成本的典型函数是接收到的信号的强度。

沿着路径，求出所有连接的连接成本总和，便可以得到整个路径的路径成本。

路由算法试图寻找到拥有最小路径成本的路径。

路径通过系列的请求和回复数据包被发现。

源设备通过向它的所有邻接节点广播个路由请求数据包，来请求个目标地址的路径。

当个节点接收到数据包，它依次转发数据包。

但是在转发之前，它要加上最新的连接成本，然后更新数据包中的成本值。

这样，沿着所有它通过的连接，数据包携带着连接成本的总和。

这个过程直持续到数据包到达目标设备。

通过不同的路由器，许多副本都将到达目标设备。

目标设备选择最好的数据包，然后发回个路径答复数据包给源设备。

数据包是个单点发送数据包，它沿着中间节点的相反路径传送直到它到达原来发送请求的节点为止。

旦条路径被创建，数据包就可以发送了。

当个结点与它的下级相邻节点失去了连接当它发送数据时，没有收到，该节点向所有等待接收它的数据包的节点发送个数据包，将它的路径设为无效。

各个结点根据收到的数据包或者来更新它的路由表。

路径保持维护网状网提供路径维护和网络自愈功能。

中间节点沿着连接跟踪传送失败，如果个连接被认定是坏链，那么上游节点将针对所有使用这条连接的路径启动路径修复。

节点发起重新发现直到下次数据包到达该节点，标志路径修复完成。

如果不能够启动路径发现或者由于种原因失败了，节点则向数据包的源节点发送个路径包，它将负责启动新路径的发现。

这两种方法，路径都自动重建。

路径期满路由表为已经建立连接路径的节点维护路径记录。

如果在定的时间周期内，没有数据通过沿着这条路径发送，这条路径将被表示为期满。

期满的路径直保留到它所占用的空间要被使用为止。

这样，路径在绝对不使用之前不会被删除掉的。

在配置文件文件中配置自动路径期满时间。

设置为期满时间，单位为秒。

如果设置为，则表示关闭自动期满功能。

第五章无线路由器硬件设计主电路设计是真正的解决方案，结合了行业中领先的射频收发器和符合协议的，具有工业级，集成小体积的微处理器，家族包括个产品，和。

区别在于内置闪存的容量不同有，和字节并具有的和其他强大的支持特性。

基于公司的技术平台采用微米工艺生产工作在，封装下，在接收和发射模式下，电流损耗分别低于或。

外围电路设计是无线设计，其内部已经建成了大量必要的电路，因此采用较少的外围电路即可实现信号的收发功能。

下图为参考电路设计图外围电路设计其中和为，连接晶振电路和为和去耦电容，用以电源滤波，来提高芯片工作的稳定性为，电路中的非平衡变压器由电容和电感以及个微波传输线组成，整个结构满足输出输入匹配电阻欧的要求和为，低功耗设计。

为为，为为，和为偏置电阻，电阻主要用来为的晶振提供合适的工作电流为电源电路与上电复位电路图电源电路与上电复位电路此电路可以由仿真器供电，或外接两节干电池供电。

芯片工作电压为，额定为伏。

上电复位电路由个电容，按键和上拉电阻组成。

串口电路图串口电路为了能够使开发平台可以和机通信，我们可以使用机的外围接口，例如口，并口，串口。

其中串口通信是最简单的种。

机通过串口向板子发送控制信息，板子向通过串口反馈自己的状态。

使用单片机的串口模块能够给程序的调试带来很多的方便之处，在单片机程序运行的时候可以使用串口向机发送各种数据信息。

同时，也可以利用机通过串口向单片机发送各种数据，这就开通了单片机和机通信的个渠道。

针串口电路由组成信号电平转换电路，其与传统的的区别是，它只需供电，而不需，与板子上的供电电源匹配。

按键电路图按键电路板子上设置了上，下，左，右，确认和取消键。

四个方向键采用采样输入，由口读入，功能键直接读取端口电平和。

为路运放芯片，使用其中两个，用于信号的比较和放大。

显示图显示电路四个灯，灯颜色分为红，黄，绿，蓝四种，用于在设备在建网，绑定，切换等时的指示。

分别接到芯片的，端口。

为限流排阻。

排针引出调试端口和部分芯片引脚图排针引出端口的设计画出各元器件的封装，各元件尽量选用最小的贴片封装。

芯片的接地引脚接地，距离使用单独过孔的封装引脚越近越好。

退耦电容器也应安放在尽可能靠近供电引脚处，并且通过单独的过孔连接到的接地面。

电源滤波极为重要。

进行的排版，板子大小长度为，完成后的如下图完成后的第六章无线路由器的软件设计在设计路由器的软件代码时，是基于的协议栈的，首先我们来认识下协议栈，了解它是怎么工作的，各层之间又是怎么通信的。

操作系统抽象层网络中的各种操作需要利用协议栈各层所提供的原语操作来共同完成。

原语操作的实现过程往往需要向下层发起个原语操作并且通过下层返回的操作结果来判断出下条要执行的原语操作。

标准和协议规范中定义的各层原语操作多达数十条，原语的操作过程也比较复杂，它已经不是个简单的单任务软件。

对于这样个复杂的嵌入式通信软件来说，其实现通常需要依靠嵌入式操作系统来完成。

公司为自己设计的协议栈中提供了个名为操作系统抽象层的协议栈调度程序。

对于