基于的嵌入式无线传感器网络设.源泉

基于TinyOS的嵌入式无线传感器络设计

0 引 言

无线传感器络是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合智能信息系统。由于它由大量体积小，成本低，具有无线通信、传感、数据处理能力的传感器络节点组成。所以功耗、成本、体积、处理能力等受到严格的限制。以此超低功耗单片机MSP430为核心，结合无线收发模块nRF24E1，对无线传感器络的普通节点和关节点进行了设计。

1 无线传感器络

由于传感器节点功率的限制，传递的距离非常有限，络节点除了从外界环境采集数据外，还要接收邻近节点的数据，对数据进行处理、融合、转发。图1中节点A通过节点B，C，D将数据传送至关节点E。再由关节点与外部络相联，将数据发送给用户。

2 硬件设计

无线传感器络节点主要由传感器模块、处理器模块、无线收发模块、电源模块构成,如图2所示。

2．1 数据采集模块

数据采集模块直接与外界接触进行信息感知和采集。它将采集的物理量通过积分、放大电路的整形处理后经过A／D转化为数字信号送给处理器。

2．2 数据处理和控制模块

数据处理和控制模块是传感器节点的核心，它主要实现设备控制、任务调度、资源管理等功能。作为硬件平台的中心模块，应该具有集成度高，功耗低，运行速度快，I／O和扩展接口多等特点，并应适应整个络的需要。基于以上原因，可以采用TI公司的 MSP430系列超低功耗处理器、高效的16位．RISC CPU确保任务的快速执行，以缩短工作时间；可以从睡眠模式到活动模式的6s转换时间延长待机时间，降低电池的功耗；集成12位A／D转换器、温度传感器、FLASH程序存储器和2 KB RAM，具有丰富的端口资源，可以与各种传感器连接。 funcTIon ImgZoom(Id)//重新设置图片大小 防止撑破表格

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通过配置特殊寄存器，可使nRF24E1工作在ShockBurst无线方式。数据低速输入高速发送，功耗极低，并可通过软件控制开关进一步降低能耗。用MSP430的P1口控制nRF24E1，通过配置CE，PWR，CS三个控制管脚，使芯片工作在不同的模式。当nRF24E1工作在发送方式时，接口引脚为CE，CLK1和DATA；当CPU请求发送数据时，置CE为高电平。此时，将接收机地址和有效载荷数据送入nRF24E1，置CE为低电平，激活ShockBurst发射；当nRF24E1工作在接收方式时，接口引脚为CE，DR1，CLK1和DATA。在正确设置射频包输入载荷的地址和大小后，置CE为高电平。此后，nRF24E1监测信息输入，若收到有效数据包，则给处理器一个中断，并置DR1为高电平，使处理器将有效载荷数据取走，待系统收到全部数据后再置DR1为低。此时，如果CE保持高电平，则等待新的数据包；若CE置低电平，则开始其他工作流程。

2．4 电源模块

传感器络能量有限，目前主要解决节约电能的方法是采用休眠机制，即节点在没有事件发生时尽快进入休眠状态；而在有事件发生时及时自动醒来，并唤醒邻居节点，形成数据转发的拓扑结构。在光线充足的地方采用太阳能电池代替化学电池，使节点有更长的工作时间。

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