以太网通信.docx

曹明华. 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与应用[D]. 兰州理工大学, 2009.系统体系结构 传感器网络系统包括传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理设备。大量传感器节点随机部署在监测区域(sensor field)内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理过,经过多跳后路由到汇聚节点,最后到达管理设备。用户通过管理设备对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。从网络功能上看,每个传感器节点兼顾传统网络的终端和路由器双重功能,除了进行本地信息收集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合等处理,同时与其他节点协作完成一些特定任务。汇聚节点（协调器）的处理能力、存储能力和通信能力相对比较强，它连接传感器网络与Internet等外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，同时发布管理节点的监测任务,并把收集到的数据转发到外部网络上。根据无线传感器网络的基本结构,结合环境监测的需求,设计的环境监测系统由传感器节点(End Device)、网络协调器(coordinator)和监控终端组成。通过在监测区域部署传感器节点来完成温度和湿度数据的采集，各节点以自组织方式构成无线网络。各传感器节点收集到的信息经网络协调器（汇聚节点）汇聚后，再送给监控终端进行存储、分析和处理，从而完成了对温湿度数据的实时监测。其拓扑结构如图所示：传感器节点部署在感兴趣的监测区域内,能够以自组织的方式形成多跳网络。其中,汇聚结点可以人工布置,因为汇聚结点要处理很多任务,负责整个无线传感器网络的活动,需要消耗较多的能量,在必要时可采用人工方式更换电池。普通结点只负载采集环境数据,路由结点除采集数据外还转发其它节点的数据。采集的数据经过多跳方式传递给汇聚结点（网络协调器），最终借助长距离链路将整个区域内的数据传送到远程监测中心供用户进行集中处理。以便为监测中心提供被检测区域内的温度、湿度等信息。由于大量部署,即使每个传感器节点的功能不是很强大，得到的监测数据也能够满足一定的精度要求。另一方面，即使有个别节点损坏，系统能够通过改变拓扑结构,重新组网，大大提高了系统的鲁棒性。环境温湿度采集系统的工作过程为：（1）传感器节点部署后,加电启动,等待加入无线传感器网络的命令；（2）网关发送启动命令到网络内每个传感器节点； （3）节点接收到启动命令后加入网络,获取网络的地址信息,配置本地链路地址,建立路由； （4）节点根据事先设定好的数据采集周期来采集数据,并且将数据信息以数据包的形式传送到网络协调器（网关）和监控设备。 依据系统的工作过程,其数据传输的简要工作流程如图所示。 姚高华. 基于以太网的远程监控系统设计[D]. 华南理工大学, 2013.远程监控系统总体框架基于以太网的远程监控系统，是对工厂设备和环境的信息进行处理和控制。该系统采用 STM32F103 为主控制器来控制以太网控制器 ENC28J60 与计算机通信，通过主控制器外挂的传感器采集电压和温度数据，把数据利用网络通信，经交换机把采集到的信息传输到计算机上，由计算机进行数据的处理。用户通过打开网页页面可以获取数据信息，对数据进行分析，然后对现场设备进行控制。远程监控系统总体结构图如图所示。根据对系统的设计要求进行分析，将整个系统分为几大模块，分别为主控制器STM32F103 系统模块、ENC28J60 以太网控制器模块、传感器模块、液晶显示模块和电源模块等。 ①由基于以太网的远程监控系统设计要求出发，将远程监控系统划分为主控制器模块、以太网控制器模块、传感器模块、液晶显示模块和电源模块等； ②比较分析 AT89 系列、ATmega 系列、ARM 系列单片机的工作特性，选定基于 ARM核心的 STM32 为主控制器；对比 RLT8139C(L)、DM9000、ENC28J60 三种以太网控制器，选定 ENC28J60 为以太网控制器模块核心芯片；比较 LED 数码管、LCD12864 液晶、TFT 3.2 寸彩屏，采用 TFT 3.2 寸彩屏为远程监控系统终端显示器件； ③确定基于以太网的远程监控系统设计步骤。主控制系统程序设计 给主控制系统上电，初始化所有的子程序函数后，以太网网络通信接口连接完成。外围传感器开始采集数据，通过以太网网口把数据发送到交换机上，由交换机分配数据包给访问的计算机，通过网页页面接收数据并实时显示。通过网页的连接按钮可以控制监控系统的外围设备。在主控制系统程序设计中，关键是读取传感器的数据和数据包的发送。 主控制系统程序设计流程图如图所示： 以太网网络通信的收发数据流程 系统连接到交换机后，和计算机组成局域网。系统