无线传感器网络设备通信模块仿真器的研究与实现

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随着WSN(Wireless Sensor Network,WSN)日新月异,各种网络方案和协议日趋复杂,网络规模日趋庞大,对网络研究人员而言,掌握网络仿真的重要性是不言而喻的。传统的仿真平台采用软件平台或者真实节点与无线通信环境,只能看到部分的网络和很少的嵌入式系统行为。由于不能同时收集到嵌入式系统和网络的信息,它们并不能判断嵌入式系统软件或硬件的异常对网络行为产生的影响,以及网络的阻塞可能对单个节点系统的健壮性产生的损害。   本文根据一种新的基于测试平台的硬件仿真的思想,提出了对无线传感器网络设备通信模块的硬件仿真的方法。这种方法通过对无线传感器网络设备通信模块的仿真,如对通信模块与节点MCU(Microprocessor Control Unit)之间的接口、通信模块内部状态机以及通信模块的各类寄存器等各部分仿真,实时的得到嵌入式系统的状态和运行信息,进而通过分析可得到无线传感器网络和嵌入式系统的相互影响。   同时,为了满足通用性的特点,本文进一步改进了通信模块的仿真器设计方法,最终达到在一个无线传感器网络的仿真平台上可使用几种不同类型的节点,满足对不同型号的通信模块的仿真,并提出新的方法对功耗和面积进行优化。以及结合通信模块本身设计特点,利用ESL(Electronic SystemLevel)这种新的设计理念,从设计的抽象层次角度作出改进,使得设计者更简单有效的设计仿真器。利用Xilinx IES综合RTL(Resistor Transistor Logic)代码,并下载到Xilinx的Virtex2P XC2VP70的FPGA上进行硬件平台验证和性能分析,最后得出了这种无线传感器网络通信模块仿真方法的优点。实验表明,本文提出的无线传感器网络设备通信模块的仿真方法实时的提供了通信模块的状态和变化信息,为进一步分析嵌入式系统和网络之间的相互影响提供了必不可少的数据;同时,作为一个硬件设计,改进的方法减少了功耗,优化了面积。
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