6LoWPAN传感器节点的设计与实现

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1、6LoWPAN传感器节点的设计与实现王晓喃1，2钱焕延1唐振民1（1.南京理工大学，江苏南京2100942.常熟理工学院，江苏常熟215500）摘要：本文提出了一种基于6LoWPAN的传感器节点的设计方案，对节点中的硬件与软件设计进行了详细的论述与讨论。在小型实验平台上对本节点的数据包接收率、平均延迟时间以及平均消耗能量等性能参数进行了比较分析。实验数据表明，本节点能很好地实现与IPv6节点的互联并保证其连续性。关键词：传感器网络，传感器节点，适配层，协议DesignandImplementationofa6LoWPANSensorNodeWangXiaonan1，2QianHuanyan

2、1TangZhenmin1(1.NanjingUniversityofScience&Technology,Jiangsu,Nanjing2100942.ChangshuInstituteofTechnology,Jiangsu,Changshu215500)Abstract:Thispaperproposesthedesignschemeofa6LoWPANsensornodeandexpoundsthehardwareandsoftwaredesignofthesensornode.Inasmall-scaleexperimentalplatformtheperformancepara

3、metersofthesensornode,includingpacketreceptionrate,averagedelaytimeandaverageconsuming-energy,arecomparedandanalyzed.TheexperimentaldatademonstratethatthesensornodecanperformtheconnectionwithanIPv6nodeverywellandcanensurethecontinuityofthecommunication.KeyWords：Sensornetwork,Sensornode,Adaptionlay

4、er,protocol1前言无线传感器网络（WSN）已经成为当前国际上备受关注的、知识高度集成的前沿热点研究领域之一。就WSN而言，它必须和一个外部网络连接在一起，使外部网络可以监测和控制WSN才具有更真实的意义。无论从地理范围还是从网络规模来讲，Internet都是最大的网络，此外IPv6的很多良好特性使得某些WSN的应用成为可能，因此实现WSN和IPv6Internet网络互联具有重大意义。当WSN接入承载IPv6的以太网实现传感器节点与IPv6节点之间的全IP互联方式时，传感器节点必须实现IPv6协议，但是传感器节点受自身硬件资源以及部署环境中网络基础设施等条件的限制，实现完整的IP

5、v6网络协议几乎是不可能的。在这种情况下，本文提出了一种6LoWPAN传感器节点设计方案，此方案讨论了传感器节点的硬件与软件设计，实现了传感器节点与IPv6节点的互联。下面对此设计方案进行详细论述。26LoWPAN传感器节点的设计2.1概述传感器节点与IPv6节点实现全IP互联时，它必须实现IPv6协议。但是在硬件资源受限的传感器节点上实现完整的IPv6网络协议是不可能的，因此必须对IPv6协议栈进行裁减，此外，本系统中的传感器网络是基于6LoWPAN的，所以链路层采用IEEE802.15.4帧格式。这样，传感器节点就必须完成以下两个任务：1）实现精简的IPv6网络协议；2）实现IPv6数

6、据报文在IEEE802.15.4帧的传输。2.2硬件设计传感器节点采用如下配置：1）MCU（MicroControllerUnit）：ATmega128L处理器，8位低功耗、高性能的微处理器；具有片内128KB的程序存储器(FLASH)；4KB的数据存储器(SRAM，可外扩到64KB)和4KB的EEPROM；8个10位ADC通道；2个8位和2个16位硬件定时/计数器，可在多种不同模式下工作；8个PWM通道、可编程看门狗定时器和片上振荡器、片上模拟比较器；JTAG、UART、SPI、I2C等总线接口。2）射频芯片：CC2420为2.4GHzIEEE802.15.4标准的射频收发器；以0.18

7、umCMOS工艺制成，性能稳定且功耗极低；支持数据传输率高达250kbps；内部含有368字节的RAM，被分为3个bank，其中，bank0大小为128个字节的，用于存放待发送的数据，bank1大小为128个字节，用于存放CC2420接收到的数据，bank2大小为112个字节，用于存储CC2420的16位网络地址、64位IEEE地址及密钥等一些信息；内部有50个寄存器，其中状态和配置寄存器33个，用于设置CC2420的工