Part Ⅰ Fundamentals
1 Wireless Sensor Network
1.1 Wireless Sensor Networks Fundamentals
1.1.1 Main Features of WSNs
1.1.2 Issues Related to Energy Management
1.2 Applications
1.3 IEEE 802.15.4 Technology
1.3.1 IEEE 802.15.4 Physical Layer
1.3.2 IEEE 802.15.4 Network Topologies and Operational Modes
1.3.3 IEEE 802.15.4 MAC Layer
1.3.4 Data Transfer Protocol and MAC Frames
1.3.5 The IEEE 802.15.4 Topology Formation Procedure
1.4 Zigbee Upper Layers
1.4.1 Zigbee Topologies
《國(guó)外電子信息精品著作:IEEE802.15.4系統(tǒng)無(wú)線傳感器(影印版)》在數(shù)據(jù)處理以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域進(jìn)行了深入的探討。同時(shí)在IEEE802.15.4/ZigBee紫蜂技術(shù)中如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理給出了實(shí)際的展望?!秶?guó)外電子信息精品著作:IEEE802.15.4系統(tǒng)無(wú)線傳感器(影印版)》適合相關(guān)領(lǐng)域研究生及高年級(jí)本科生使用。
無(wú)線傳感器是有接收器和。接收器上可以接多個(gè)傳感器的。輸送都是兩三百米、頻率是2.4GHz。如果需要傳輸更遠(yuǎn)的距離的話就需要跳頻了。這樣整個(gè)形式就是無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)了。
無(wú)線傳感器可以發(fā)射無(wú)線信號(hào),還有一個(gè)接收器。有的無(wú)線傳感器可以發(fā)送也可以接收電腦連接一個(gè)無(wú)線接收器就可以,當(dāng)然需要一個(gè)數(shù)據(jù)處理軟件可以和我交流
一直以來(lái),很多人都在關(guān)注什么室外空氣質(zhì)量、紫外線指數(shù)、可吸入顆粒物指數(shù)什么的,但是歸根結(jié)底,按照現(xiàn)代人的正常生活,在室內(nèi)的時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在室外的時(shí)間的,因此,室內(nèi)的空氣質(zhì)量對(duì)人們的健康來(lái)說(shuō),才是重中之...
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無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)的新型智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。本文分析了Zig Bee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),并研究了采用Zig Bee技術(shù)如何建立無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),及實(shí)現(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的通信。
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如果說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了邏輯上的信息世界,改變了人與人之間的溝通交流方式,那么,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)則是將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一起,改變?nèi)祟惻c自然界的交互方式。如今,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)如同其他高新技術(shù)一樣,在經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展之后,正逐步走出象牙塔,邁向更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
序
前言
第一部 分總論
第一章 緒論
1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述
1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
1.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究
參考文獻(xiàn)
第二部 分無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
第二章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層
2.1 物理層技術(shù)概述
2.2 IEEE802.15.4
2.3 超寬帶技術(shù)
2.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的研究
2.5 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
參考文獻(xiàn)
第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道接入
3.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信道接入概述
3.2 基于競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的信道接入技術(shù)
3.3 基于固定分配的信道接入技術(shù)
3.4 按需分配的信道接入技術(shù)
3.5 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)的研究
3.6 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)面臨的技術(shù)研究
參考文獻(xiàn)
第三部 分無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組技術(shù)
第四章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由
4.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由
4.2 無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究
4.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究
4.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的優(yōu)化
4.5 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
參考文獻(xiàn)
第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議
第四部 分無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)
第六章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
第七章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理
第五部 分無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)同技術(shù)
第八章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同問(wèn)題
第九章 協(xié)同信息處理方法
第十章 多智能體系統(tǒng)中的協(xié)同方法
第十一章 基于多智能體理論的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)同方法
第六部分 無(wú)級(jí)玫傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
第十二章 無(wú)線傳播器網(wǎng)絡(luò)的典型開(kāi)發(fā)環(huán)境與仿真平臺(tái)
第十三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
附錄
英漢縮略語(yǔ)對(duì)照表2100433B
本書系統(tǒng)地論述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù),通過(guò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的對(duì)比分析,提出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的諸多挑戰(zhàn)性問(wèn)題,總結(jié)了當(dāng)前最新的研究成果。全書共分六個(gè)部分,共13章。內(nèi)容涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、體系結(jié)構(gòu)、研究與應(yīng)用現(xiàn)狀,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、管理技術(shù)和協(xié)同技術(shù),無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真與開(kāi)發(fā)環(huán)境,以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用實(shí)例。相信通過(guò)閱讀本書,讀者會(huì)加深對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理解,為進(jìn)一步研究提供良好的基礎(chǔ)與參考。
本書既可作為計(jì)算機(jī)、通信、電子和自動(dòng)化等專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生和研究生的教材,也可作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究人員和工程技術(shù)人員的參考用書。
第1章 緒論 1
1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 1
1.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展 2
1.1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系特征 3
1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 8
1.2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)操作系統(tǒng)的需求 8
1.2.2 現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 10
1.3 TinyOS操作系統(tǒng)概述 13
1.3.1 設(shè)計(jì)理念 14
1.3.2 技術(shù)特點(diǎn) 15
1.3.3 體系結(jié)構(gòu) 16
1.3.4 版本說(shuō)明 17
1.4 與其他WSN操作系統(tǒng)的比較 20
1.5 本書章節(jié)安排 24
第2章 開(kāi)發(fā)環(huán)境 26
2.1 TinyOS 2.1在Windows中的安裝 26
2.1.1 搭建Java環(huán)境 27
2.1.2 安裝Cygwin平臺(tái) 30
2.1.3 安裝平臺(tái)交叉編譯器 34
2.1.4 安裝TinyOS源碼與工具包 36
2.1.5 安裝Graphviz圖形工具 38
2.2 其他安裝方法 39
2.2.1 在Ubuntu 9.10中的安裝 39
2.2.2 使用RPM包的手動(dòng)安裝 41
2.2.3 TinyOS 1.x升級(jí)到TinyOS 2.x 42
2.2.4 使用CVS更新TinyOS 2.x文件 46
2.3 TinyOS安裝后的測(cè)試 47
2.3.1 TinyOS文件概覽 47
2.3.2 檢查運(yùn)行環(huán)境 48
2.3.3 仿真測(cè)試 49
2.4 程序的編譯和下載 50
2.4.1 代碼編輯工具 50
2.4.2 編譯程序 52
2.4.3 USB串口驅(qū)動(dòng) 53
2.4.4 下載程序 54
2.5 本章小結(jié) 57
第3章 nesC編程語(yǔ)言 58
3.1 nesC語(yǔ)言簡(jiǎn)介 58
3.2 nesC語(yǔ)言規(guī)范 59
3.2.1 接口 61
3.2.2 組件 62
3.2.3 模塊及其組成 65
3.2.4 配件及其組成 68
3.3 基于nesC語(yǔ)言的應(yīng)用程序 73
3.3.1 nesC應(yīng)用程序簡(jiǎn)介 73
3.3.2 Blink實(shí)例 77
3.3.3 BlinkSingle實(shí)例 82
3.3.4 移植TinyOS 1.x代碼到2.x 86
3.4 nesC程序運(yùn)行模型 88
3.4.1 任務(wù) 88
3.4.2 內(nèi)部函數(shù) 91
3.4.3 分階段作業(yè) 92
3.4.4 同步與異步 94
3.4.5 原子性代碼 95
3.4.6 無(wú)線模塊的開(kāi)啟過(guò)程 96
3.5 編程約定 98
3.5.1 通用約定 98
3.5.2 軟件包 98
3.5.3 語(yǔ)法約定 99
3.5.4 TinyOS約定 101
3.6 可視化組件關(guān)系圖 103
3.7 本章小結(jié) 104
第4章 基本操作 106
4.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線通信 106
4.1.1 主動(dòng)消息概述 106
4.1.2 通信接口和組件 107
4.1.3 消息緩存抽象 109
4.1.4 通過(guò)無(wú)線電發(fā)送消息 110
4.1.5 通過(guò)無(wú)線電接收消息 117
4.2 節(jié)點(diǎn)與PC的串口通信 119
4.2.1 信息源和端口測(cè)試 119
4.2.2 基站和監(jiān)聽(tīng)工具 121
4.2.3 MIG消息接口生成工具 123
4.2.4 SerialForwarder和其他信息源 126
4.2.5 發(fā)送信息包到串口 129
4.2.6 基于printf庫(kù)的打印調(diào)試 130
4.2.7 常見(jiàn)的串口通信故障 133
4.3 傳感 134
4.3.1 傳感簡(jiǎn)介 134
4.3.2 Sense實(shí)例 135
4.3.3 Oscilloscope實(shí)例 138
4.4 存儲(chǔ) 140
4.4.1 存儲(chǔ)簡(jiǎn)介 140
4.4.2 配置數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 141
4.4.3 日志數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 146
4.4.4 大數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ) 148
4.5 本章小結(jié) 149
第5章 系統(tǒng)內(nèi)核 151
5.1 硬件抽象架構(gòu) 151
5.1.1 架構(gòu)簡(jiǎn)介 151
5.1.2 不同層次抽象的結(jié)合 154
5.1.3 橫向分解 155
5.1.4 微處理器抽象 156
5.1.5 HIL抽象級(jí)別 156
5.2 任務(wù)和調(diào)度 157
5.2.1 任務(wù)簡(jiǎn)介 157
5.2.2 TinyOS 1.x的任務(wù)和調(diào)度器 157
5.2.3 TinyOS 2.x的任務(wù) 159
5.2.4 TinyOS 2.x的調(diào)度器 160
5.2.5 調(diào)度器的替換 162
5.2.6 調(diào)度器的具體實(shí)現(xiàn) 165
5.3 系統(tǒng)啟動(dòng)順序 168
5.3.1 啟動(dòng)順序簡(jiǎn)介 168
5.3.2 TinyOS 1.x的啟動(dòng)順序 168
5.3.3 TinyOS 2.x的啟動(dòng)接口 169
5.3.4 TinyOS 2.x的啟動(dòng)順序 170
5.3.5 系統(tǒng)啟動(dòng)和軟件初始化 174
5.4 資源仲裁 175
5.4.1 資源簡(jiǎn)介 175
5.4.2 資源類型 176
5.4.3 資源仲裁 178
5.4.4 共享資源的應(yīng)用實(shí)例 183
5.5 微控制器的電源管理 187
5.5.1 微控制器電源管理簡(jiǎn)介 187
5.5.2 TinyOS 1.x的電源管理 188
5.5.3 TinyOS 2.x的電源管理 189
5.5.4 外圍設(shè)備和子系統(tǒng) 191
5.6 外圍設(shè)備的電源管理 191
5.6.1 外圍設(shè)備電源管理簡(jiǎn)介 191
5.6.2 電源管理模型 192
5.6.3 顯式電源管理 193
5.6.4 隱式電源管理 196
5.7 串口通信 199
5.7.1 串口通信協(xié)議簡(jiǎn)介 199
5.7.2 串口協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn) 200
5.7.3 串口協(xié)議棧的抽象 207
5.8 本章小結(jié) 207
第6章 平臺(tái)與仿真 210
6.1 平臺(tái) 210
6.1.1 平臺(tái)簡(jiǎn)介 210
6.1.2 底層I/O口 211
6.1.3 新平臺(tái)的建立 215
6.1.4 CC2430平臺(tái)的移植 223
6.2 編譯系統(tǒng) 226
6.2.1 編譯系統(tǒng)簡(jiǎn)介 226
6.2.2 自定義編譯系統(tǒng) 227
6.2.3 makefile入門 228
6.2.4 編寫Makefile文件 230
6.2.5 編譯工具 232
6.3 TOSSIM仿真 233
6.3.1 TOSSIM簡(jiǎn)介 233
6.3.2 仿真編譯 234
6.3.3 基于Python的仿真 237
6.3.4 調(diào)試語(yǔ)句 239
6.3.5 網(wǎng)絡(luò)配置 242
6.3.6 變量的觀察 250
6.3.7 注入消息包 253
6.3.8 C++接口 256
6.3.9 gdb調(diào)試 258
6.4 本章小結(jié) 261
第7章 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 262
7.1 分發(fā)協(xié)議 262
7.1.1 分發(fā)協(xié)議簡(jiǎn)介 262
7.1.2 相關(guān)接口和組件 263
7.1.3 EasyDissemination實(shí)例 265
7.1.4 Drip庫(kù)和DIP庫(kù) 269
7.2 匯聚協(xié)議 276
7.2.1 匯聚協(xié)議簡(jiǎn)介 276
7.2.2 相關(guān)接口和組件 277
7.2.3 CTP協(xié)議 279
7.2.4 CTP實(shí)現(xiàn) 281
7.2.5 EasyCollection實(shí)例 287
7.3 本章小結(jié) 291
第8章 高級(jí)應(yīng)用技術(shù) 293
8.1 低功耗應(yīng)用程序 293
8.1.1 能耗管理簡(jiǎn)介 293
8.1.2 外圍設(shè)備的電源管理 294
8.1.3 無(wú)線模塊的電源管理 297
8.1.4 微處理器的電源管理 300
8.1.5 低功耗傳感的應(yīng)用實(shí)例 300
8.2 低功耗監(jiān)聽(tīng) 300
8.2.1 低功耗監(jiān)聽(tīng)簡(jiǎn)介 300
8.2.2 相關(guān)接口 302
8.2.3 message_t元數(shù)據(jù) 304
8.2.4 HAL層的改進(jìn)建議 305
8.3 TOSThreads線程 305
8.3.1 TOSThreads線程簡(jiǎn)介 305
8.3.2 nesC語(yǔ)言的API接口 306
8.3.3 C語(yǔ)言的API接口 309
8.3.4 支持新的系統(tǒng)服務(wù) 310
8.4 CC2420聯(lián)網(wǎng)安全功能 312
8.4.1 CC2420安全模式簡(jiǎn)介 313
8.4.2 發(fā)送端的配置 313
8.4.3 接收端的配置 314
8.4.4 RadioCountToLeds實(shí)例 315
8.5 本章小結(jié) 319
第9章 基于TinyOS的應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例 320
9.1 基于TSL2550傳感器的光照檢測(cè) 320
9.1.1 TSL2550簡(jiǎn)介 320
9.1.2 驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn) 323
9.1.3 傳感測(cè)試 330
9.2 基于GSM短信的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸 334
9.2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 334
9.2.2 功能實(shí)現(xiàn) 338
9.2.3 短信測(cè)試 348
9.3 基于簡(jiǎn)單蟻群算法的路由協(xié)議 350
9.3.1 算法簡(jiǎn)介 350
9.3.2 協(xié)議實(shí)現(xiàn) 353
9.3.3 仿真測(cè)試 366
9.4 本章小結(jié) 370
附錄A nesC語(yǔ)言基本語(yǔ)法 371
附錄B TinyOS編程技巧 374
附錄C 英漢對(duì)照術(shù)語(yǔ)表 375
參考文獻(xiàn)與網(wǎng)址 378