论文传感器网络中的节点能耗监测软件设计和实现是关于软件设计方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关软件设计论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要： 为了有效延长节点工作寿命,设计一种新型的传感器网络节点能耗监测软件.传感器网络节点能耗监测系统的硬件主要由FPGA和控制板组成,所设计的软件将针对二者的工作流程进行控制.FPGA使用软件给出的采集程序和节点能耗识别码,进行传感器网络节点能耗数据的持续采集和模数转换.被转换成数字信号的节点能耗数据将被采集程序封装并传输到控制板.控制板根据数据读取流程对封装数据进行重构,获取完整的节点能耗数据并进行解析,给出节点能耗调节建议,实现对传感器网络节点能耗的监测.经实验验证可知,所设计的软件监测距离较远、传感节点工作寿命延长性能颇佳.
关键词： 传感器网络； 节点能耗监测； 软件设计； 数据采集
中图分类号： TN931+.3?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）12?0053?03
Abstract： A new software for node energy consumption monitoring in sensor network was design for prolong the working life of the node. The hardware of the node energy consumption monitoring system for sensor network is mainly composed of FPGA and control board. The designed software controls the working process of both FPGA and control board. FPGA carries out continuous acquisition and analog?to?digital conversion of node energy consumption data in sensor network by means of the collection program and the node energy consumption identification code given by the software. The node energy consumption data converted into digital signal is packaged according to the collection procedures, and tranerred to the control panel. The control panel is used to reconstruct the encapsulated data according to the data reading process to obtain and parse the complete node energy consumption data, and then give out some suggestions about node energy consumption adjustment to realize the monitoring of energy consumption of sensor network nodes. The experimental verification result shows that the designed software has remote monitoring distance, and can prolong the working life of sensor nodes.
Keywords： sensor network； node energy consumption monitoring； software design； data acquisition
0 引 言
近年来,随着学术界对传感器网络研究的逐渐加深,传感器网络已被广泛应用于温湿度、城市光污染、速度和压力等方面的探测中,对改善居民生活方式、增强企业效益具有重要作用.在未来,传感器网络的应用将会更加广泛[1?3].在国家大力提倡节能的当今社会,学术界开始关注到传感器网络中的节点能耗问题.在以往设计出的传感器网络节点能耗监测软件中,由于受到传感器网络中庞大的节点规模限制,软件的监测距离较短,并无法有效延长节点工作寿命,高性能的传感器网络节点能耗监测软件仍待开发[4?6].
1 传感器网络中的节点能耗监测软件设计
1.1 FPGA软件设计
采集程序利用规格为50 MHz的看门狗计时器为FPGA的采集工作计时,这种计时器能够为FPGA提供0.02 μs的采集间隔.也就是说,加入50 MHz看门狗计时器的采集程序能够使FPGA每隔0.02 μs便采集到一个传感器网络节点能耗数据.这种采集工作的效率非常高,为了避免效率过高造成的节点能耗数据丢失和乱码情况,所设计的采集程序将对节点能耗数据进行数据封装,具体封装格式于表1中给出.
由表1可知,一个传感器网络节点能耗数据的字节共有16位,所设计的采集程序将这16位字节分成4段.封装时,在每段字节的前面放置2位特定字节、后面放置6位计算字节.当需要提取被封装后的传感器网络节点能耗数据时,应先对其进行逆向字节删除,再重构4段字节,即可获取FPGA采集到的、完整的节点能耗数据.
节点能耗识别码的作用是：保护FPGA采集到的节点能耗数据免受网络入侵,维持数据的自身完整性和传输稳定性,图1为节点能耗识别码写入原理图.
由图1可知,传感器网络节点能耗监测软件所提供的节点能耗识别码包括复位码、计时码、A/D码和输出控制码,这些节点能耗识别码能够帮助软件获取到更远的监测距离.当FPGA根据采集程序采集到传感器网络节点能耗数据,并经由输出控制码通过串口输出后,传感器网络节点能耗监测软件将使用A/D码对其进行模/数转换,计时码在模/数转换过程中提供计时服务.复位码为FPGA串口提供初始化服务,通常与软件的初始化共同进行.
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参考文献：
1、 森林监测无线传感器网络自供电技术进展 摘要：无线传感器网络在森林监测中的应用是近年来的研究热点之一，制约其发展的一个重要因素是传感器节点供电问题。森林环境中传感器节点数目多、分布广，。
2、 基于安全性的无线传感器网络时钟同步算法 摘 要： 无线传感器网络存储能力不高，导致以往提出的无线传感器网络时钟同步算法的安全性能不高、同步误差较大，现提出基于安全性的无线传感器网络时钟。
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