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系統識別號 U0002-2806201015005200
中文論文名稱 Octopus II 嵌入式感應器核心技術的開發與整合
英文論文名稱 A Study of Octopus II Embedded Sensor on Core Technology Development and Integration
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 葉欣怡
研究生英文姓名 Hsin-I Yeh
學號 797410122
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2010-06-11
論文頁數 71頁
口試委員 指導教授-張志勇
委員-游國忠
委員-張志勇
委員-鄭建富
委員-張兆村
中文關鍵字 嵌入式系統  無線感測器  Octopus-II  VS1000 V2  TinyOS  nesC 
英文關鍵字 Embedded System  Sensor Node  Octopus-II  VS1000 V2  TinyOS  nesC 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 無線感測網路最初由加州大學柏克萊分校的「智慧粉塵(Smart Dust)」計畫提出,主應用於軍事相關的情報蒐集,之後被廣泛的應用於工業、農業、環境、安全監控、健康監控、藝術應用等領堿。目前已有多家廠投入開發Sensor node平台,其中,清大所開發的Octopus平台,有諸多有優點,亦為本論文所使用的Sensor node。
Octopus-II於外擴介面共有50Pin腳,而其中有用到的Pin腳位大部分都用來感測,這些Pin腳位雖與其它感測元件結合使其成為一個強大的感測節點,但其原始輸出裝置僅有LED,此將限制Octopus-II的功能性與應用性。因此本論文擬開發Octopus-II的輸出功能,並與音樂模組VS1000 V2整合,使Octopus-II不僅具有單純的感測能力,且具有音樂輸出功能,成為一個音樂感測節點,使其能更廣泛的擴充應用於與外部裝置連結。
本研究主要是開發及整合Octopus-II的週邊介面,以擴充Octopus-II的功能,我們將Octopus-II與音樂模組VS1000 V2結合,使Octopus-II成為一個具有音樂輸出功能的音樂感測節點。在硬體連結部分,我們將Octopus-II上UART介面與VS1000 V2上對應的UART傳輸腳位相接,並自訂封包格式做為之間溝通的橋樑。在軟體部分,我們設計一GUI程式,以此GUI介面不僅展示Octopus-II感測到的溫溼度資訊,亦可以無線傳輸方式,讓使用者控制VS1000 V2的播放功能和Octopus-II上的LED亮暗。
英文摘要 Wireless sensor network is originally proposed in "Smart Dust" program of University of California-Berkeley, which is mainly applied to military-related intelligence gathering but later is widely used in industry, agriculture, environment, safety monitoring, health monitoring ,art applications and so on fields. Currently, there are many plants devote themselves to develop Sensor node platform, in which the Octopus platform developed by National Tsing Hua University and it is the Sensor node used in this paper.
Octopus-II external interface has total 50 Pins. Most of the Pins are used to sense. Although these Pins combined with the other sensor components become powerful sensor nodes, the original output device is just LED. This limits the functionality and applicability of Octopus-II. Therefore, this paper aims to develop Octopus-II's output function and integrate the music module VS1000 V2 to it, in order to enable Octopus-II not only the simple sensing capability but also the music output function, so that it becomes a music sensor node and can be more widely applied to connect with external devices.
This study mainly develops and integrates the external interface of Octopus-II to expand the Octopus-II function. We integrate Octopus-II and music module VS1000 V2 to make Octopus-II become a music sensor node with music output function. As to the hardware connection, we connect Octopus-II’s UART interface to the corresponding UART transmission pin of the VS1000 V2 and use the custom packet method as the communication bridge. As to the part of software, we design a GUI program. This interface not only displays the information of temperature and humidity sensed by Octopus-II, but also enables the uses to control the VS1000 V2 play function by wireless transmission and the LED lightness and darkness on Octopus-II.
論文目次 目錄
第一章、簡介 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容 3
第二章、軟硬體背景 4
2.1 硬體背景知識 4
2.2 軟體背景知識 29
2.2.1 TinyOS 30
2.2.2 nesC 32
第三章、整合Octopus-II嵌入式感應器與VS1000 V2之實作 35
3.1 系統實作架構說明 36
3.1.1 GUI程式說明 38
3.2 硬體問題與解決方法 39
3.3 建構封包格式 40
3.4 解析UART封包格式 44
3.5 韌體設計 46
3.5.1 Base Station韌體設計 51
3.5.2 一般節點韌體設計 52
3.5.3 VS1000 V2韌體設計 54
第四章、結論 58
參考文獻 59
附錄-英文論文 63

圖目錄
圖2.1 : Octopus-II實體圖 4
圖2.2 : Octopus-II硬體架構 8
圖2.3 : MSP430F1611功能方塊圖 9
圖2.4 : 讀取Sht-11溫溼度之命令序列 21
圖2.5 : S1087-01和S1087之光譜響應 24
圖2.6 : S1087-01和S1087之電流與照度關係圖 25
圖2.7 : VS1000 V2音樂模組 27
圖2.8 : VS1000功能架構圖 28
圖2.9: TinyOS作業系統軟體架構圖 30
圖3.1 : 實作系統架構圖 37
圖3.2 : GUI程式 38
圖3.3 : 實作硬體接線示意圖 40
圖3.4 : 自訂封包格式 41
圖3.5 : 解析UART封包格式示意圖 45
圖3.6: 韌體架構圖 47
圖3.7 : IEEE 802.15.4封包格式 48

表目錄
表2.1: Octopus-II與它家感測節比較表 5
表2.2: WDT時間間隔 12
表2.3: 計數模式選擇 15
表2.4: 輸出電壓格式 17
表2.5: Sht-11命令列表 20
表2.6: Sht-11讀取溫溼度對應延遲時間 21
表2.7: 相對溼度補償系數 22
表2.8: 溼度之溫度補償系數 22
表2.9: 溫度值轉換實際溫度對照表 23
表3.1: 控制VS1000 V2封包類型 43
表3.2: 溫溼度讀取及控制Led封包類型 43
表3.3: message_t結構 49
表3.4: I-ROM函式庫位址向量表 55
表3.5: KeyEventHandler函式庫內含功能 55

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