基于TinyOS的嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

0 引 言
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的綜合智能信息系統(tǒng)。由于它由大量體積小，成本低，具有無線通信、傳感、數(shù)據(jù)處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成。所以功耗、成本、體積、處理能力等受到嚴(yán)格的限制。以此超低功耗單片機(jī)MSP430為核心，結(jié)合無線收發(fā)模塊nRF24E1，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的普通節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
由于傳感器節(jié)點(diǎn)功率的限制，傳遞的距離非常有限，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)除了從外界環(huán)境采集數(shù)據(jù)外，還要接收鄰近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、融合、轉(zhuǎn)發(fā)。圖1中節(jié)點(diǎn)A通過節(jié)點(diǎn)B，C，D將數(shù)據(jù)傳送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)E。再由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與外部網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，將數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶。

2 硬件設(shè)計(jì)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要由傳感器模塊、處理器模塊、無線收發(fā)模塊、電源模塊構(gòu)成,如圖2所示。

2．1 數(shù)據(jù)采集模塊
數(shù)據(jù)采集模塊直接與外界接觸進(jìn)行信息感知和采集。它將采集的物理量通過積分、放大電路的整形處理后經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)送給處理器。
2．2 數(shù)據(jù)處理和控制模塊
數(shù)據(jù)處理和控制模塊是傳感器節(jié)點(diǎn)的核心，它主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制、任務(wù)調(diào)度、資源管理等功能。作為硬件平臺(tái)的中心模塊，應(yīng)該具有集成度高，功耗低，運(yùn)行速度快，I／O和擴(kuò)展接口多等特點(diǎn)，并應(yīng)適應(yīng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的需要。基于以上原因，可以采用TI公司的 MSP430系列超低功耗處理器、高效的16位．RISC CPU確保任務(wù)的快速執(zhí)行，以縮短工作時(shí)間；可以從睡眠模式到活動(dòng)模式的6μs轉(zhuǎn)換時(shí)間延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間，降低電池的功耗；集成12位A／D轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器、FLASH程序存儲(chǔ)器和2 KB RAM，具有豐富的端口資源，可以與各種傳感器連接。