无线传感器网络设计
s-mac协议

s-mac协议S-MAC协议。
S-MAC(Sensor-MAC)协议是一种专为无线传感器网络设计的媒体访问控制协议,旨在解决无线传感器网络中的能耗和网络寿命等问题。
S-MAC协议通过对传感器节点的睡眠和唤醒进行管理,以降低能耗,延长网络寿命,提高网络性能。
S-MAC协议的核心思想是利用节点睡眠来降低能耗。
在传感器网络中,节点通常以周期性的方式进行数据采集和传输,而在大部分时间内处于休眠状态。
S-MAC协议通过对节点的睡眠和唤醒进行精确的管理,使得节点在非工作状态下能够最大程度地降低能耗,从而延长网络寿命。
S-MAC协议采用了一系列机制来实现对节点睡眠和唤醒的管理。
首先,S-MAC引入了周期性的睡眠/唤醒机制,节点在预定的时间间隔内进行睡眠和唤醒操作,以降低能耗。
其次,S-MAC还引入了邻居协商机制,节点通过与邻居节点的协商,协调彼此的睡眠/唤醒时间,避免在同一时间段内大量节点同时唤醒,造成能耗的浪费。
此外,S-MAC还采用了快速唤醒机制,使得节点能够在短时间内迅速唤醒,减少能耗。
除了睡眠和唤醒管理外,S-MAC协议还针对无线传感器网络的特点,设计了适应性的数据传输机制。
传统的媒体访问控制协议通常采用固定的数据传输方式,而在无线传感器网络中,节点之间的通信距离、信道质量等因素经常发生变化。
S-MAC协议通过引入自适应的数据传输机制,使得节点能够根据当前的环境条件选择最优的数据传输方式,提高网络的稳定性和可靠性。
总的来说,S-MAC协议通过对节点睡眠和唤醒的精确管理,以及适应性的数据传输机制,有效地解决了无线传感器网络中的能耗和网络寿命等问题。
S-MAC 协议的提出,为无线传感器网络的发展提供了重要的技术支持,也为其他类型的无线网络提供了一定的借鉴意义。
综上所述,S-MAC协议在无线传感器网络中具有重要的意义,其睡眠和唤醒管理机制以及适应性的数据传输机制,为无线传感器网络的能耗和网络寿命等问题提供了有效的解决方案,对于推动无线传感器网络的发展具有重要的意义。
无线传感器网络中的网络拓扑结构

无线传感器网络中的网络拓扑结构无线传感器网络是由大量的无线传感器节点组成的,这些节点可以相互通信并协同工作,以收集、处理和传输环境中的信息。
在无线传感器网络中,网络拓扑结构的设计和选择对于网络的性能和可靠性起着至关重要的作用。
一、星型拓扑结构星型拓扑结构是最简单和最常见的网络拓扑结构之一。
在星型拓扑结构中,所有的传感器节点都直接连接到一个中心节点。
中心节点负责收集和处理来自其他节点的数据,并将结果传输到其他节点。
星型拓扑结构具有简单、易于实现和维护的优点,但也存在单点故障的风险,如果中心节点发生故障,整个网络将无法正常运行。
二、树型拓扑结构树型拓扑结构是一种层次结构,其中一个节点作为根节点,其他节点按照层次结构连接到根节点。
树型拓扑结构具有良好的可扩展性和灵活性,可以根据实际需求进行扩展和调整。
此外,树型拓扑结构还具有较好的容错性,即使某些节点发生故障,网络的其他部分仍然可以正常工作。
然而,树型拓扑结构也存在一些缺点,如较长的传输延迟和较高的能耗。
三、网状拓扑结构网状拓扑结构是一种多对多的连接方式,其中每个节点都与其他节点直接相连。
网状拓扑结构具有高度的灵活性和可靠性,即使某些节点发生故障,网络仍然可以通过其他路径进行通信。
此外,网状拓扑结构还具有较低的传输延迟和较好的能耗控制。
然而,网状拓扑结构也存在一些问题,如较高的成本和复杂性。
由于每个节点都需要与其他节点直接通信,所以节点之间的通信距离较短,这限制了网络的覆盖范围。
四、混合拓扑结构混合拓扑结构是将多种拓扑结构组合在一起形成的。
通过灵活地组合不同的拓扑结构,可以充分发挥每种拓扑结构的优点,并弥补其缺点。
例如,可以将星型结构用于数据收集和处理,而将树型或网状结构用于数据传输。
混合拓扑结构可以根据实际需求进行灵活调整,以实现更好的性能和可靠性。
总结:无线传感器网络中的网络拓扑结构选择应根据具体应用需求和网络性能要求来确定。
不同的拓扑结构具有不同的特点和适用场景,需要综合考虑各种因素进行选择。
无线传感器网络数据转发器硬件电路设计

Ha d r cr ui d sg o n or r wa e i c t e i n f i f mato r pe t r i wi ee s s n or e wo k i n e a e n r l s e s n t r s
L - i T I Ya me , ONG L n ,T AN ig I Yu
( o eeo uo a o , nvrt o lc oi Sine ad T cnlg , hnd 10 4 C ia C l g fA t t n U ie i fEet nc c c n eh o yC e gu 6 0 5 , hn ) l mi sy r e o
Ab t a t Ut iig t e a v n a e f wi ls e s r n t o k, t e h r w r i u t o n o ma in r p ae n W S s r c : i zn h d a tபைடு நூலகம் s o r e s s n o ew r l e h ad a e cr i f if r t e e tr i c o N
第 3 卷第1月 20 04 16 8年 期
C I A ME S R ME T& T S I G T C N L G H N A U E 中国测试技术 E H O O Y N E TN
V 14 N . o. o6 3
NO .0 8 V2 0
无线传 感器 网络数据转发器硬件 电路设计
t e s n r n d s a d e t o to o ue ., l no ma o ern mi in d vc i l o ss d f n u t a h e s o e n rmoe c n rl c mp tr I e i fr t n r ta s s o e ie ma ny c n it o i d sr l o . 1 i s e i c n rl o ue . w r l s c mmu ia o mo u e n p we ma a e n mo u e n e n r o t i s se o to c mp t r iee s o nc t n i d l a d o r n g me t d l. e e g y f h s y tm
无线传感网络

无线传感网络无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络。
是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。
WSN中的传感器节点通过无线方式通信,网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。
且在科技水平大幅度提高的基础上传感器节点的成本和能耗也逐渐降低,使得WSN在很多领域得到应用。
最早现代意义上的传感器是1879年德国科学家霍尔在研究金属的导电机制时制作的磁场传感器。
经过100多年的发展,传感器的功能不再单一,可以采集温度、湿度、位置、光强、压力、生化等标量数据。
1996年,美国军方资助加州大学洛杉矶分校(UCLA)等单位开展低功耗无线传感器网络(Low-power Wireless Integrated Microsensors,LWIM)的研究。
LWIM III型无线传感器节点将传感器、控制电路与电源电路集成为一体。
两年之后,UCLA与Rockwell合作,开发了Rockwell WINS(Wireless Integrated Network Sensor)无线传感器节点。
该节点使用32位微处理器Strong ARM、1MB的内存与4MB的闪存,数据传输速率是100kbps,工作时的功耗为200mw,睡眠时的功耗是0.8mw。
与此同时,加州大学伯克利分校(UCB)也开展了“Smart Dust”(智能尘埃)项目的研究。
“智能尘埃”意指传感器节点的体积非常小,如尘埃一般。
该项目研究的目标是通过MEMS技术,实现传感、计算与通信能力的集成,用智能传感器技术增强微型机器人的环境感知与智慧处理能力。
其研究任务是开发一系列低功耗、自组织、可重构的无线传感器节点。
1998年研制的WeC智能传感器节点使用的是8位、主频为4MHz的AT90LS8535微处理器芯片,内存是512B,闪存为8kB,数据传输速率为10kbps,工作时的功耗为15mw,睡眠时的功耗是45μw。
无线录井传感器网络设计

Z i g B e e 1 3 4 m 自动
蓝牙 W i F i 1 O m 5 0 m 无 无
简单
复 杂 复 杂
0 . 2 5
1 1 — 3 0 0
4
2 . 4 6 5 5 3 5
2 . 4 2 . 4 8 2 5 5
O . 0 3
由传感元件及 信号处理模 块、微处理器、无线传输模块 、 电 源模块 四部分组成 ,其设计遵 循可靠性 与低功耗并重 的原
则 ,模块组成如图 3所示 。
图 3 无线传感器节点模块组成
2 . 2 . 1电路微功耗设计。 无线传感器的设计必须考虑电路的
功耗问题 ,无线传感器 的设计必须解 决小型化 乃至微型化、
8 0 2 . 1 5 . 4无线标准 的低速率 、低功率无线技术 [ 2 ] ,基 本速 率2 5 0 k b / s ,传 输范 围 l O O m ,当传 输速 率降低到 2 8 k b / s 时 ,传输范 围可 扩大到 1 3 4 m ,传输可 靠性也进 一步增强 ,
பைடு நூலகம்
通信 单点覆 网络 复杂性 传输速率 频段 网络 联网所需 无线网络 安装使用 方式 盖距离 扩展性 ( M b / s ) (G H z ) 节点数 时间 ( S ) 使用费 难易
( 图1 ) 。在无 线传 感器网络 中,每 个节点分配一个唯一 的
无线传感器网络技术是近几年提 出的一种基于近距离 、 低 复杂度 、 低功耗 、 低 数据速率 和低 成本的双向无线通信技
I D ,数据 的传输采用 主从 站方式。
1 0 2 当代文化与教育研究 2 0 1 3 年第 6 月
1总体设计
1 . 1网络 拓扑结构
无线传感器网络简明教程(第二版)第4章

使用纠错编码 使用信道监听和重传机制
链路层
4.5.2 传感器网络的安全设计分析
4.5.2 传感器网络的安全设计分析
网络层
这种攻击通常需要两个恶意节点相互串通,合谋进行攻击。在通常情况下一个恶意节点位于sink(即簇头节点)附近,另一个恶意节点离sink较远。较远的那个节点声称自己和sink附近的节点可以建立低时延和高带宽的链路,从而吸引周围节点将数据包发给它。在这种情况下,远离sink的那个恶意节点其实也是一个Sinkhole。
4.2.2 基于测距的定位技术
3、Min-max定位方法
在所有位置点 中取最小值、所有
中取最大值,则交集矩形取作:
02
三个锚点共同形成交叉矩形,矩形质心即为所求节点的估计位置。
4.2.2 基于测距的定位技术
无需测距的定位技术不需要直接测量距离和角度信息。
位置信息
符号位置 指在目标与一个基站或者多个基站接近程度的信息,表示目标与基站之间的连通关系,提供目标大致的所在范围
位置信息的分类
2、基本术语
4.2.1 传感器网络节点定位问题
非视线关系
测距
锚点
邻居节点
连接度
到达时间
基础设施
跳数
到达角度
视线关系
到达时间差
接收信号强度指示
4.2.1 传感器网络节点定位问题
信息安全就是要保证网络中传输信息的安全性。对于无线传感器网络而言,具体的信息安全需求内容包括:
2、信息安全需求
4.5.1 传感器网络的安全问题
传感器网络的安全问题和一般网络的安全问题相比而言,它们的 出发点是相同的,都需要解决如下问题:
(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 (4) 新鲜性问题。 (5) 认证组播/广播问题。 (6) 安全管理问题。
《无线传感器网络》课件
能耗问题
总结词
无线传感器网络的能耗问题是制约其发展的 关键因素之一。
详细描述
由于无线传感器网络中的节点通常由电池供 电,而电池寿命有限,因此如何降低能耗, 延长节点寿命是亟待解决的问题。此外,在 某些应用场景中,频繁更换电池或充电会给
维护带来困难和成本增加。
标准化问题
总结词
无线传感器网络的标准化问题涉及到不同厂商和应用 的互操作性问题。
开发工具包括硬件开发工具和软件 开发工具,硬件开发工具用于开发 传感器节点硬件电路板,软件开发 工具用于编写、调试和测试应用程 序代码。
03
无线传感器网络的通信协议
MAC协议
信道分配
MAC协议负责无线信道的分配,确保节点 间的通信不会发生冲突。
能量效率
MAC协议应考虑能量效率,避免过多的空 闲监听和数据重传。
动态环境适应性
路由协议应能适应网络拓扑的变化和 节点的动态加入/离开。
能量感知协议
能量管理
能量感知协议旨在有效地管理节点的能量,延长网络的生命周期。
节能技术
采用诸如功率控制、休眠机制等节能技术来降低能耗。
负载均衡
通过均衡节点的负载来降低能耗,避免某些节点过早耗尽能量。
能量预测
利用历史数据预测节点的剩余能量,优化路由和任务分配。
06
无线传感器网络的挑战与展望
安全性问题
总结词
无线传感器网络面临多种安全威胁,如数据 窃取、恶意攻击、篡改等。
详细描述
由于无线传感器网络中的节点通常部署在无 人值守的环境中,因此容易受到攻击者的窃 听、干扰和恶意篡改。攻击者可能通过截获 节点间的通信数据,获取敏感信息,或者对 网络进行破坏,导致网络瘫痪或数据传输错 误。
基于无线传感器网络的环境辐射监测系统设计与实现
基于无线传感器网络的环境辐射监测系统设计与实现环境辐射是现代社会中一个备受关注的问题,对人类健康和生态环境都有着重要影响。
为了保护人类的生命安全和环境的可持续发展,开发一种基于无线传感器网络的环境辐射监测系统具有重要意义。
本文将介绍基于无线传感器网络的环境辐射监测系统的设计与实现。
首先,让我们来了解一下无线传感器网络(WSN)的基本概念。
它由大量的无线传感器节点组成,这些节点可以自主感知环境,并将感知到的数据通过无线通信传输给基站。
WSN 具有自组织、自适应、低功耗等特点,可以广泛应用于各种环境监测领域。
设计一个基于无线传感器网络的环境辐射监测系统,需要考虑以下几个方面:首先,选择合适的传感器节点。
环境辐射监测需要采集各种类型的数据,如电磁辐射、核辐射等。
因此,选择能够感知这些辐射的传感器节点是关键。
一般而言,可以使用具有较高精度和灵敏度的电磁辐射传感器和核辐射传感器。
其次,确定传感器节点部署的位置。
传感器节点的部署位置应该能够充分覆盖辐射源的范围,并保证数据的准确性和可靠性。
在确定部署位置时,需要考虑辐射源的分布情况、环境影响因素等。
然后,设计传感器节点之间的通信模式。
传感器节点之间的通信是WSN的关键部分。
可以采用无线通信技术,如Wi-Fi、ZigBee等,实现传感器节点之间的数据传输。
此外,还需要考虑数据传输的安全性和稳定性,以确保数据不会被干扰或丢失。
接下来,设计基站用于接收和处理传感器节点发送的数据。
基站是WSN的中心控制节点,负责接收传感器节点发送的数据,并进行数据处理和存储。
基站可以使用计算机或单片机等设备,并安装相应的软件来实现数据的接收和处理。
最后,设计一个用户界面用于显示和分析监测数据。
用户界面可以提供实时的监测数据,比如辐射强度、时间变化曲线等。
用户可以通过界面进行数据的查询和分析,以便及时做出相应的措施来保护人类和环境的安全。
在实际实施过程中,可以进行实地测试和优化。
通过实地测试,我们可以验证系统的可行性和准确性,并对系统进行相应的优化和改进。
基于CC1101的无线传感器网络设计
无线传感器 网络 C C 1 1 0 1芯 片 洪泛 时间同步协议 时间同步
T P 3 9 3 文 献标 识码 A D O I : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 0 - 3 8 6 x . 2 0 1 4 . 0 3 . 0 2 6
t h i s s y s t e m ,s i n k n o d e a n d s e n s o r n o d e s g e t s y n c h r o n i s e d i n t h e f i r s t s l o t o f e v e r y T DMA La me wi t h F TS P,wh i c h i n t u r n e n s u r e s t h e i mp l e — me n t a t i o n o f T DMA me c h a n i s m.Me a n w h i l e ,b y a c c e s s i n g t h e I n t e r n e t t h r o u g h t h e G P RS n e t w o r k,t h e s i n k n o d e s e n d s t h e mo n i t o r e d d a t a o f - f e r e d b y s e n s o r n o d e s t o t h e mo n i t o r i n g c e n t r e .T e s t r e s u l t s i n r e a l e n v i r o n me n t s h o w t h a t t h e d e s i g n e d wi r e l e s s s e n s o r n e t wo r k c a n a c h i e v e r e — l i a b l e s v n c h mn i s a t i o n a n d d a t a t I a _ n s mi s s i o n 0 f t h e n 0 d e s . Ke y wo r d s Wi r e l e s s s e n s o r n e t w o r k C C1 1 0 1 c h i p F l o o d i n g t i me s y n c h r o n i s a t i o n p r o t o c o l Ti me s y n c h r o n i s a t i o n
IEEE 802.15.4无线传感器网络性能分析
IEEE 802.15.4无线传感器网络性能分析无线传感器网络是由大量分散在空间中的微小传感器节点组成,这些节点通过无线通信和处理,可以实现对环境的监测、控制和数据采集等功能。
IEEE 802.15.4是一种为无线传感器网络设计的低功耗、低数据率、短距离的通信协议。
一、覆盖范围IEEE 802.15.4协议采用2.4GHz频段,可达30米至100米的通信范围,具有很强的抗干扰能力。
由于其短距离的特点,更适合在小范围内部署传感器节点。
二、数据传输速率由于无线传感器网络需要低耗电,因此IEEE 802.15.4协议的数据传输速率较低,最大可达250kbps。
这一速率足以满足对低速数据传输的需求,如温度、湿度、光照等传感器数据的采集。
但对于高速数据传输,如视频等,需要采用其他协议。
三、可靠性IEEE 802.15.4协议采用星型拓扑结构,其中每个传感器节点都直接连接到一个中心节点。
这种结构保证了数据传输的可靠性,即使某个节点发生故障,其他节点也不会受到太大影响。
此外,IEEE 802.15.4协议还采用了CSMA/CA(载波监听多路接入/碰撞避免)技术,有效避免了信号的碰撞和丢失,提高了信号传输的可靠性。
四、能耗无线传感器网络的节点需要依靠电池等能量供应,而IEEE 802.15.4协议的设计目标之一就是降低节点的能耗。
该协议采用了子帧、信标、休眠等传输机制,通过对传输过程中的空闲时间进行优化,有效减少了节点的能耗。
此外,IEEE 802.15.4协议还支持多种工作模式,包括低功耗模式、睡眠模式等,可进一步降低节点的能耗。
五、安全性无线传感器网络中,节点通常面临着多种安全威胁,如窃听和欺骗攻击。
而IEEE 802.15.4协议则提供了多种安全机制,如数据加密、身份验证等,能够保证数据在传输过程中的安全性和完整性。
总体来说,IEEE 802.15.4无线传感器网络性能上佳,适合在小范围内进行传感器节点的部署。
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1 引 言
传感器作为人们感官的延伸,在现代社会中得到了越来越广泛的应用。随着通信
技术、嵌入式技术、传感器技术的发展,
传感器正逐渐向智能化、微型化、无线网络化发展。本文以温度传感器为例, 使用模
块化设计思路,
实现了一个无线传感器网络[1]。这种传感器网络综合了嵌入式技术、传感器技术、
短程无线通信技术,
在实际中有着广泛的应用。无线传感器网络可以应用于环境科学, 为科学家获得野外
的随机数据提供方便; 可以应用于医疗健康,
在病人身上安装一些特殊的传感器, 医生可以随时监测病人的身体情况; 在商业上,
无线传感器网络和中心主控计算机相结合,
能够给人们提供更舒适、方便、人性化的家居环境。
普通节点和汇聚节点的CPU模块都采用TI公司的MSP系列单片机,MSP430
系列单片机具有超低功耗性能,对于无线传感器网络来说,这一点是很重要的。另外它具有
8通道12位高精度A/D采样,可以满足各种需要的数据采集与监控的应用,具有一定的通
用性。此外射频部分采用Chipcon公司的符合,ZigBee对无线传感器网络来说无疑是最合
适的无线局域网通信协议。
2 无线传感器网络中普通节点和汇聚节点的硬件设计
2.1 WSN普通节点的硬件体系结构
无线传感器节点的普通节点负责将实时数据采集起来并将其发送到邻居节点,
其硬件结构图如图1所示。
图 1: WSN中普通Sensor Node结构
2.2 WSN汇聚节点的硬件体系结构
汇聚节点的作用是将传感器节点发送的数据收集起来,并进行一定的数据优化
处理将其需要的格式发送给最终监控计算机。
图 2: WSN中汇聚Sink Node结构
各部分的具体组成
中央处理器CPU部分:
由于整个设计要以低功耗为原则,一次选取了业界公认的超低功耗处理器
MSP430[6]系列单片机。
TI 公司的MSP430
系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器,能够在低电压下以超低功耗状态工
作;其控制器具有强大的处理能力和丰富的片内外设;带60k
Flash ROM存储器的单片机可以存储大量的节点数据采集信息还可以方便高效地进
行在线仿真和编程。MSP430
系列单片机最显著的特点就是它的超低功耗,在1.8V~3.6V 电压、1MHz 的时钟条
件下运行,耗电电流在0.1mA~400mA
之间,RAM
在节电模式耗电为0.1mA,等待模式下仅为0.7mA。能耗是无线传感器网络的瓶颈,
节点必须依靠电池供电。所以采用MSP430F149
是最佳选择。
无线通信模块设计:
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采用挪威半导体公司Chipcon 推出的CC2420 是全球首颗符合 联盟标准的
2.4GHz
射频芯片。CC2420基于Chipcon 公司的SmartRF03 技术,采用0118μm 工艺。为了
保持和ZigBee[4]
标准一致,CC2420
支持250kbps数据传输率。芯片具有50个寄存器:33个控制、状态寄存器;15个命
令选通寄存器;2个先入先出缓存控制寄存器。
本设计的一个主要创新之处在于选取了硬件上支持IEEE
,因此这时我们只需在协议层上实现上层的安全层,MAC层和用户的应用层协议。
下面介绍ZigBee协议在新一代无线通信中的特点和对于无线传感器网络中应用的优势。
低功耗:由于ZigBee 的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功
耗低,因此ZigBee设备非常省电。ZigBee
设备仅靠两节5 号电池就可以维持长达6 个月到2 年左右的使用时间,这是其它无
线设备望尘莫及的。
成本低: ZigBee 模块的初始成本在6 美元左右,并且ZigBee 协议是免专利费
的。低成本对于ZigBee
也是一个关键的因素。
时延短:通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延为30ms ,休
眠激活的时延是15ms
,活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee 技术适用于对时延要求苛刻的无线
控制(如工业控制场合等) 应用。
网络容量大:一个星型结构的ZigBee 网络最多可以容纳254 个从设备和一个主
设备,而且网络组成灵活。
可靠:采取了碰撞避免策略(CSMA-CA),同时为需要固定带宽的通信业务预留
了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC
层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信
息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。
安全:ZigBee 提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持
鉴权和认证,采用了AES-128
的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。
CPU和RF接口设计如图所示:
图 3: MCU与RF之间的接口
单片处理器通过4线制SPI总线接口和射频芯片CC2420通信,单片微处理器可
以通过编程使CC2420工作在不同的状态,读、写缓存数据,读CC2420回馈的信息。
在与射频芯片的接收、发送FIFO接口时用FIFO和FIFIOP引脚进行状态的控
制和读取信息;
射频天线部分的原理图如图5所示,在2.4G
HZ的无线通信系统中设计采用的对信号屏蔽和保护效果很好的环形天线设计,采用
带屏蔽层的四层PCB设计,在实际中取得了很好的效果,天线部分的阻抗匹配电路原理图
如下面所示。
图4:射频天线部分的信号保护原理图
USB-UART[5]转换模块:
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USB
2.0标准已经成为现在计算机和外围设备的标准通信接口。这样用户可以很方便的携
带移动设备,设备之间可以达到很快的数据传输速度并达到很好的抗干扰性,一边是设备稳
定可靠的工作。
这个模块选用FTDI-232BM总线芯片实现标准的串行RS232转换USB的电路,
下面简述此款总线芯片的接口:只有三个接口,一个标准USB口,一个标准RS232串口,
还有一个多功能口。如图所示总线转接芯片周围电路原理图。
图5: USB转232总线芯片原理图
数据采集电路[4]:
节点的数据采集部分可根据实际需要选定合适的传感器,如振动、声响、温度、
光线等,因为整个模块由电池供电,这就要求传感器体积小、低功耗、外围电路简单,最好
采用不需要信号调理电路的数字式传感器。本设计采用AD公司的两维数字加速度计
ADXL202和Maxim公司的一线式数字温度计DS18B20是很好的选择。
3 底层软件和协议栈层软件设计
3.1 底层软件设计
底层软件[6]设计:
数据采集部分程序:
ADC12Init:初始化CPU的AD采集通道数,采集时间,位数,等基本信息,
并开定时器中断;
ADC12_ISR: 中断子程序,定时器中断到时后将AD缓存中的数字量存储到堆
栈数组中去,等待发送。
MCU操作CC2420中的寄存器的时序参见[4]。SPI操作设置CC2420程序设计
分为基本的异步串行口发送接收程序,设置控制状态寄存器的函数;读取、更新射频芯片状
态寄存器。具体的API函数可以参考文中表一的设计。
表一 射频控制API函数
3.2 通信协议程序设计
在IEEE802. 15. 4标准中,定义了一套新的安全协议和数据传输协议,本方案中,采
用的无线模块根据IEEE802. 15.
4标准,定义了一套帧格式来传输各种数据。如图所示是本论文设计中的符合标准的