汽車無線傳感器的研究與設(shè)計(jì)

1．5 微控制器
對(duì)微控制器芯片選擇Atmel ATmega88，因?yàn)樗哂械凸?，還有待機(jī)模式和主動(dòng)模式的快速轉(zhuǎn)換功能，所以無線傳感器能夠在非常短的時(shí)間完成數(shù)據(jù)的測(cè)量和傳輸；它有一個(gè)內(nèi)置的掉電檢測(cè)電路，可用來提醒用戶傳感器網(wǎng)絡(luò)電池是否需要更換；它還有一個(gè)內(nèi)置的A／D轉(zhuǎn)換器，可以將傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有10位數(shù)字值的數(shù)字信號(hào)(零代表0 V，210-1代表電源電壓和最大可能電壓)。
以上只是說明了單個(gè)無線傳感器的設(shè)計(jì)。然而，在實(shí)際的汽車測(cè)試環(huán)境中，還必須考慮有多少個(gè)傳感器在同時(shí)工作，有多大量的數(shù)據(jù)需要傳輸。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
無線傳感器的數(shù)據(jù)通信將用到時(shí)分多址通信協(xié)議。使用時(shí)分多址(TDMA)意味著只有有用的數(shù)據(jù)才能在通信模式(較高功率)下傳輸和接受，因此無線傳感器其他任何時(shí)候都處于即時(shí)通信模式。我們假設(shè)一個(gè)無線傳感器(主)作為恒定的數(shù)據(jù)接收器(星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò))，且無線傳感器是有汽車電池供電(所以無需考慮主無線傳感器的電源問題)，除了發(fā)揮中央處理器的作用外，當(dāng)所有子無線傳感器開始傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，主無線傳感器會(huì)同步返給子無線傳感器一個(gè)專門的請(qǐng)求信息。
兩個(gè)收發(fā)器240位射頻數(shù)據(jù)包，采用十五個(gè)16位的數(shù)據(jù)包(3位配給具有5通道的A／D轉(zhuǎn)換器，10位配給感測(cè)數(shù)據(jù)，3位剩余)。10 ms的窗口時(shí)間足夠接收器處理單個(gè)數(shù)據(jù)包，最小的TDMA也要5ms的間隔。
下面計(jì)算一下此網(wǎng)絡(luò)可負(fù)載無線傳感器的最大數(shù)量，即一個(gè)TDMA網(wǎng)絡(luò)可以支持的數(shù)值。
定義：NP=數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)位號(hào)=240；MB=測(cè)量尺寸(位數(shù))=16；SIl=采樣時(shí)間間隔(用戶自定義單位：秒)；SN=傳感器數(shù)量(用戶自定義 單位：秒)；TT=使用TDMA協(xié)議時(shí)，每個(gè)收發(fā)器所需最小時(shí)間=5ms；MT=MCU處理每個(gè)數(shù)據(jù)包所需要的最小時(shí)間=10ms。
基于以上定義，以下數(shù)據(jù)可以計(jì)算的變量為：
Sp=樣品包數(shù)==15；TA=平均傳輸時(shí)間間隔；TM=每個(gè)主傳感器在TDMA協(xié)議下傳輸和處理的平均窗口時(shí)間(單位：毫秒)；
傳感器按采樣時(shí)間間隔率每采樣15次將發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，平均傳輸時(shí)間間隔是這樣的：TA=SP*SI。
如果每一個(gè)TA傳感器傳送一個(gè)數(shù)據(jù)包，那么每一個(gè)傳感器可以獲得一個(gè)時(shí)分多路復(fù)用的時(shí)間窗。為了精確計(jì)算時(shí)間槽的大小，間隔時(shí)間必須除以網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)。1 000轉(zhuǎn)換為毫秒如下：