無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　首先，我們現(xiàn)需要進(jìn)行一些知識(shí)準(zhǔn)備，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要的技術(shù)和知識(shí)，進(jìn)行準(zhǔn)備，雖然可能我們已經(jīng)熟悉單片機(jī)和相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，但是無(wú)線收發(fā)器和無(wú)線SoC(無(wú)線單片機(jī))還是有獨(dú)特的地方，而且IEEE802.15.4和ZigBee協(xié)議棧等，也是具有一定難度的知識(shí)領(lǐng)域；好在目前在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線單片機(jī)方面，已經(jīng)有大量的技術(shù)書籍可供參考，圖四是一些無(wú)線傳感器相關(guān)技術(shù)書籍，對(duì)入門無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可能開(kāi)卷有益；

圖四 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)部分技術(shù)書籍

其次，我們?nèi)匀恍枰惶兹菀资褂玫臒o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，這是因?yàn)椋?/p>

3.1我們需要一套完整的軟件編譯開(kāi)發(fā)平臺(tái)，包括IAR和KEIL的編譯調(diào)試環(huán)境，在線仿真器等必要的開(kāi)發(fā)工具；

3.2我們進(jìn)入無(wú)線傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度重心，是盡快掌握無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧軟件使用，同時(shí)盡快進(jìn)入相關(guān)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，所以我們需要一套已經(jīng)完成高頻測(cè)試的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)，路由器和無(wú)線模塊來(lái)進(jìn)行硬件評(píng)估和運(yùn)行我們的嵌入式應(yīng)用軟件和協(xié)議棧軟件；

3.3我們需要相關(guān)溫度，壓力，加速度，光線，濕度等傳感器接口到這個(gè)系統(tǒng)，方便我們系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

3.4我們?cè)谶M(jìn)入一個(gè)陌生的技術(shù)領(lǐng)域時(shí)，往往會(huì)有很多的困難，我們需要相應(yīng)的技術(shù)支持和知識(shí)支持；

　　目前，很多國(guó)內(nèi)企業(yè)，都已經(jīng)推出了各種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)工具，圖五是國(guó)內(nèi)企業(yè)成都無(wú)線龍通訊科技公司的一種最新的，支持美國(guó)德州儀器TI CC2520無(wú)線收發(fā)器和TI ZIGBEE 2007/PRO協(xié)議棧的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的新產(chǎn)品，包括在線仿真器，PC GUI網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制軟件，相關(guān)源代碼無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)示范代碼包裝等，是快速進(jìn)入無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可選擇國(guó)產(chǎn)工具之一；

圖五 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)

四，設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器系統(tǒng)具體過(guò)程

　　當(dāng)我們完成了上述的知識(shí)準(zhǔn)備和相關(guān)開(kāi)發(fā)工具準(zhǔn)備后，我們就可以開(kāi)始一個(gè)無(wú)線傳感器設(shè)計(jì)過(guò)程了，下面，我們以一個(gè)家庭節(jié)能無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為實(shí)例，看看一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際過(guò)程；

　　家庭節(jié)能系統(tǒng)框圖如圖六所示：

圖六，采用ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的家庭節(jié)能系統(tǒng)

從圖我們看出，家庭中的電器，包括空調(diào)，洗衣機(jī)，冰箱等，構(gòu)成一個(gè)典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)能源管理網(wǎng)關(guān)和安裝在戶外的無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)路由器，實(shí)時(shí)傳輸?shù)侥茉垂倦娔X化管理網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭能源的管理；

　　設(shè)計(jì)任務(wù)包括設(shè)計(jì)嵌入到家電內(nèi)部的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)單元（無(wú)線節(jié)點(diǎn)），家庭無(wú)線顯示單元和家庭能源控制單元（無(wú)線節(jié)點(diǎn)或者無(wú)線路由器），能源管理網(wǎng)關(guān)（無(wú)線網(wǎng)關(guān)）等；

　　首先，我們采用無(wú)線龍WSN無(wú)線傳感器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)提供的多個(gè)無(wú)線SoC模塊（內(nèi)含CC2430等無(wú)線單片機(jī)），下載TI ZIGBEE 協(xié)議棧和聰明能源相關(guān)代碼，進(jìn)行無(wú)線通訊效果，可靠性評(píng)估，該軟件包是有TI公司免費(fèi)提供的（經(jīng)過(guò)無(wú)線龍工程師的實(shí)際測(cè)試和評(píng)估），可以免費(fèi)用于技術(shù)開(kāi)發(fā)；圖七是軟件結(jié)構(gòu)：

圖七, ZIGBEE 聰明能源軟件包

使用強(qiáng)大的KEIL和IAR編譯開(kāi)發(fā)環(huán)境，在線仿真器等調(diào)試工具，完全開(kāi)源的ZIGBEE協(xié)議棧軟件，應(yīng)該可以很快完成無(wú)線節(jié)點(diǎn)和路由器，網(wǎng)關(guān)的性能評(píng)估，通訊可靠性評(píng)估和ZIGBEE無(wú)線通訊代碼開(kāi)發(fā)；

　　然后，我們可以仍然直接使用這些無(wú)線SoC的模塊，添加我們的應(yīng)用設(shè)計(jì)，例如LED和LCD顯示部分，可以顯示實(shí)時(shí)的電費(fèi)是多少，家里有沒(méi)有能源浪費(fèi)等；同時(shí)，設(shè)計(jì)相關(guān)我們需要的控制電路，如開(kāi)關(guān)控制，電機(jī)控制，以在需要時(shí)，對(duì)空調(diào)器等電器，進(jìn)行節(jié)能控制；

　　由于在無(wú)線龍?zhí)峁┑拈_(kāi)發(fā)工具中，有一套網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析監(jiān)視儀，我們可以在測(cè)試過(guò)程中，清楚的監(jiān)視到各種在空氣中的傳輸?shù)臒o(wú)線包裝內(nèi)容，從而很快確定我們的無(wú)線通訊軟件代碼是否正確；

　　由于使用現(xiàn)成的高頻模塊，我們避免了在入門時(shí)，涉及高頻技術(shù)的困難，而是將主要精力集中到最主要的方向，我們的應(yīng)用代碼和我們的應(yīng)用需要的硬件設(shè)計(jì)，這樣就大大加快了系統(tǒng)產(chǎn)品化的進(jìn)度；對(duì)于客戶訂單中，產(chǎn)品最后使用的無(wú)線模塊，我們可以容易的找到OEM專業(yè)廠家來(lái)生產(chǎn)完成；

　　如果一切順利，3－4個(gè)星期，這個(gè)ZIGBEE家庭節(jié)能系統(tǒng)，有希望完成。