博碩士論文 103522052 詳細資訊




以作者查詢圖書館館藏 以作者查詢臺灣博碩士 以作者查詢全國書目 勘誤回報 、線上人數:8 、訪客IP:3.235.74.77
姓名 劉忠棋(Jhong-Ci Liou)  查詢紙本館藏   畢業系所 資訊工程學系
論文名稱 基於多微控制器系統的物聯網閘道器設計
(Design of IoT Gateway Based on Multi-Microcontroller System)
相關論文
★ 整合GRAFCET虛擬機器的智慧型控制器開發平台★ 分散式工業電子看板網路系統設計與實作
★ 設計與實作一個基於雙攝影機視覺系統的雙點觸控螢幕★ 智慧型機器人的嵌入式計算平台
★ 一個即時移動物偵測與追蹤的嵌入式系統★ 一個固態硬碟的多處理器架構與分散式控制演算法
★ 基於立體視覺手勢辨識的人機互動系統★ 整合仿生智慧行為控制的機器人系統晶片設計
★ 嵌入式無線影像感測網路的設計與實作★ 以雙核心處理器為基礎之車牌辨識系統
★ 基於立體視覺的連續三維手勢辨識★ 微型、超低功耗無線感測網路控制器設計與硬體實作
★ 串流影像之即時人臉偵測、追蹤與辨識─嵌入式系統設計★ 一個快速立體視覺系統的嵌入式硬體設計
★ 即時連續影像接合系統設計與實作★ 基於雙核心平台的嵌入式步態辨識系統
檔案 [Endnote RIS 格式]    [Bibtex 格式]    [相關文章]   [文章引用]   [完整記錄]   [館藏目錄]   至系統瀏覽論文 (2021-7-25以後開放)
摘要(中) 物聯網閘道器扮演著大量智慧物件(Smart things)與雲端連網伺服器的關鍵中介角色,目前學術界和產業已投入大量的研發資源從事物聯網閘道器相關技術和產品的研發。在小型、低功耗的物聯網應用,傳統閘道器系統使用微控制器作為核心,來實現底層裝置網路的管理和上層雲端伺服器功能和遠端行動計算服務。然而,使用單一微控制器的解決方案在系統擴充性及計算和通訊效率上難以應付物聯網的大量資料收集、管理、和通訊網路以及多樣性服務需求。本研究提出一個創新的多微控制器系統架構,結合一個基於FPGA的硬體橋接器,以及可擴充的多重微控制器,構成一個主從架構的高性能多微控制器的物聯網閘道器。此一系統具有分散式處理、微控制器間的高速通訊、豐富週邊的優點。在論文最後,我們以一個物聯網應用系統開發案例,來驗證我們所提出的多微控制器物聯網閘道器,並與現有的架構進行比較,實驗結果顯示本系統具有明顯的性能優勢。
摘要(英) The Internet of Things (IoT) gateway serves as a key intermediary between a considerable amount of smart things and their corresponding cloud networking servers. Academics and industry members have invested substantial research and development resources into developing IoT gateway-related technology and products. In small and low-power IoT applications, conventional gateway systems mainly use microcontrollers to perform lower-layer device network management, upper-level cloud server functions, and remote mobile computation services. However, regarding system scalability and computation and communication efficiency, solutions that use a single microcontroller cannot cater to the demands of IoT regarding large data collection, management, communication networks, and various other services. Therefore, this study proposed an innovative multimicrocontroller system framework, combining a field-programmable gate array-based hardware bridge and scalable multiple microcontrollers to construct a master–slave architecture of a high-performance multimicrocontroller IoT gateway. The proposed system features distributed processing, high-speed communication among microcontrollers, and compatibility with a wide variety of peripheral devices. In the end of this study, we implement an IoT application system case to verify our multimicrocontroller IoT gateway which has obviously more performance advantages than before.
關鍵字(中) ★ 物聯網閘道器
★ 多微控制器系統
關鍵字(英) ★ IoT Gateway
★ Multi-Microcontroller
論文目次 摘要 I
Abstract IV
誌謝 V
目錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XIII
第一章、緒論 1
1.1、研究背景與動機 1
1.2、研究目的 2
1.3、論文架構 4
第二章、文獻回顧 5
2.1、微控制器介紹 5
2.2、多微控制器系統應用 7
2.3、多微控制器系統架構 9
2.4、多微控制器介面通訊 11
第三章、多微控制器系統設計 16
3.1、多微控制器系統架構 16
3.1.1、主從式架構 17
3.1.2、橋接控制器 18
3.1.3、多微控制器通訊介面 19
3.2、基於多微控制器系統的物聯網閘道器 21
3.2.1、主控端雲端聯網系統設計 24
3.2.2、從屬端裝置管理系統設計 24
3.2.3、從屬端嵌入式資料庫系統設計 27
3.3、高速橋接控制器設計 28
第四章、多微控制器系統實作 31
4.1、嵌入式軟硬體設計與合成 31
4.1.1、IDEF0功能建模 32
4.1.2、Grafcet功能建模 33
4.2、基於多微控制器系統的物聯網閘道器實作 35
4.2.1、主控端雲端聯網系統實作 37
4.2.2、從屬端裝置管理系統實作 42
4.2.3、從屬端嵌入式資料庫系統實作 44
4.3、高速橋接控制器實作 47
第五章、多微控制器系統整合與測試 53
5.1、硬體開發環境 53
5.2、模組功能驗證 58
5.2.1、主控端雲端聯網系統 58
5.2.2、從屬端裝置管理系統 61
5.2.3、從屬端嵌入式資料庫系統 62
5.2.4、高速橋接控制器系統 64
5.3、整體系統功能驗證與評估 65
5.3.1、通訊性能比較 70
第六章、結論 76
6.1、結論 76
6.2、未來展望 76
參考文獻 78
參考文獻 [1] F. Xia, L. T. Yang, L. Wang, and A. Vinel, "Internet of things," International Journal of Communication Systems, vol. 25, p. 1101, 2012.
[2] K. Olukotun, B. A. Nayfeh, L. Hammond, K. Wilson, and K. Chang, "The case for a single-chip multiprocessor," ACM Sigplan Notices, vol. 31, pp. 2-11, 1996.
[3] K. Olukotun, "A single-chip multiprocessor," Computer, vol. 30, pp. 79-85, 1997.
[4] Z. Zhi-li, "Multi-MCU Serial Communication Based on the RS-232 Protocol," Techniques of Automation and Applications, vol. 4, p. 020, 2009.
[5] Y. Z. L. Jun, "A Method of Multi-Microcontroller Expansion and Communication Based on SPI Interface [J]," Automation & Information Engineering, vol. 2, p. 013, 2011.
[6] 曾百由, 微處理器原理與應用: 五南圖書出版股份有限公司, 2007.
[7] M. A. Mazidi, J. Mazidi, R. McKinlay, and P. Ingendorf, Pic microcontroller and embedded systems: Prentice-Hall, Inc., 2005.
[8] 陈寿元, "单片机多机通信网络改进及数据通信容错技术," 山东师范大学学报 (自然科学版), vol. 21, pp. 33-35, 2006.
[9] 李文明, 张涛, and 郑丽娜, "基于主从多机通信控制器的设计与实现," 计算机测量与控制, vol. 16, pp. 657-659, 2008.
[10] 刘文怡 and 李进武, "基于 RS485 总线多机通信系统可靠性的研究," 弹箭与制导学报, vol. 25, pp. 102-104, 2006.
[11] 周宝龙, 岳继光, and 萧蕴诗, "基于 CAN 控制器的对等式单片机多机系统的通信," 电子技术应用, vol. 27, pp. 23-25, 2001.
[12] 范逸之 and 陈立元, Visual Basic 与 RS-232 串行通信控制 (最新版): 清华大学出版社有限公司, 2002.
[13] P. POR, "ARM Cortex-M4 32b MCU+ FPU, 210DMIPS, up to 1MB Flash/192+ 4KB RAM, crypto, USB OTG HS/FS, Ethernet, 17 TIMs, 3 ADCs, 15 comm. interfaces & camera."
[14] 陳鼎鈞, "整合 IP4/IPv6 雙堆疊的物聯網閘道器," 中央大學資訊工程學系碩士在職專班學位論文, pp. 1-61, 2015.
[15] 郭星辰, "智慧型感測器網絡嵌入式硬體設計和實作," 資訊工程學系, 國立中央大學, 2013.
[16] I. Modicon, "Modicon modbus protocol reference guide," North Andover, Massachusetts, pp. 28-29, 1996.
[17] 林孜怡, "應用於物聯網裝置之嵌入式資料庫引擎設計," 中央大學資訊工程學系碩士在職專班學位論文, pp. 1-68, 2014.
[18] N. Cha, "FatFs generic FAT file system module," ed.
[19] R. David, "Grafcet: A powerful tool for specification of logic controllers," Control Systems Technology, IEEE Transactions on, vol. 3, pp. 253-268, 1995.
[20] C.-H. Chen, T.-K. Yao, J.-H. Dai, and C.-Y. Chen, "RETRACTED: A pipelined multiprocessor system-on-a-chip (SoC) design methodology for streaming signal processing," Journal of Vibration and Control, vol. 20, pp. 163-178, 2014.
[21] C.-H. Chen, C.-M. Kuo, S.-H. Hsieh, and C.-Y. Chen, "RETRACTED: Highly efficient very-large-scale integration (VLSI) implementation of probabilistic neural network image interpolator," Journal of Vibration and Control, vol. 20, pp. 218-224, 2014.
[22] R. J. Mayer, "IDEF0 function modeling," A Reconstruction of the Original Air Force Wright Aeronautical Laboratory Technical Report, AFWAL-TR-81-4023 (The IDEF0 Yellow Book), Knowledge-Based System Inc, College Station, TX, 1992.
指導教授 陳慶瀚(Ching-Han Chen) 審核日期 2016-7-27
推文 facebook   plurk   twitter   funp   google   live   udn   HD   myshare   reddit   netvibes   friend   youpush   delicious   baidu   
網路書籤 Google bookmarks   del.icio.us   hemidemi   myshare   

若有論文相關問題,請聯絡國立中央大學圖書館推廣服務組 TEL:(03)422-7151轉57407,或E-mail聯絡  - 隱私權政策聲明