实时低功耗无线传感器网络设计.pdf

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1、2013年仪表技术与传感器2013第1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1实时低功耗无线传感器网络设计张春元(湖南大学物理与微电子科学学院，湖南长沙410082)摘要：无线传感网络是物联网的终端网络，是传感数据汇集的关键。基于无线芯片SI4432设计的新型无线传感器网络，采用分时采集方法周期性地对传感器数据进行采集，以降低功耗。运用周期性报警方法实现实时目的。结果表明该系统能够有效地监控数据采集点的数据，具有无线传输距离远、性能稳定、功耗低、性价比高等特点。关键词：传感器网络；分时采集；无线传输；低功耗；SI4432中图分类号：TN92文献标识码：B文章编

2、号：1002—1841(2013)0l一0089—03DesignofReal-timeWirelessSensorNetwork、vithLowPowerConsumptionZHANGChun—yuan(CollegeofPhysicsandMicroelectronicsScience，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Wirelesssensornetworkisaterminalnetworkoftheinternetofthings，thekeyofsensordatacollection．Anewtypeofwir

3、elessdatacollectionsystembasedonSI4432producedbysiliconlaboratorieswasintroduced．Thissystemperiodicallycollect·edsensordatathroughtime·-sharingsamplingmethodtoreducepowerconsumptionandperiodicallygavealarmstoensurereal—-timecommunications．Thetestresultsindicatethatthesystemcaneffectivelymonitort

4、hedataonsensordatacollectionterminal，andhaslongtransmissiondistance，highstabilityperformance，lowpowerconsumptionandhi【ghperformancepriceratio．Keywords：sensornetwork；time-sharingsampling；wirelesstransmission；lowpowerconsumption；SI44320引言由UART接口发送给PC机，故对每个无线传感器数据节点的随着物联网络越来越受重视，作为物联网重要组成部分的操作需要分时操

5、作。具体分时策略如图2所示。无线传感器网络日益受到行业的重视。文中是基于SI4432无周期时间分割节点lI节点2J⋯}节点8线数据传输芯片设计的可靠的低功耗实时无线传感器网络。该传感网器络数据传输距离远，具有低功耗、实时、高可靠性．节点时间分割节点1工作耐阃l备节点报警时间良好的系统可扩展性以及高的性价比，可应用在小型无线传感网络中。报警时间分割J节点1报警l节点2报警I⋯I节点8报警1传感器网络设计原理及方案该无线传感器网络以固定的时间片为基准，对指定传感器图2时间分割策略图节点通过无线方式依次完成传感器数据收集工作。整个无线主模块完成对各个传感器数据节点依次轮流数据采集的传感器网络

6、根据节点的数目将时间等分。在每个等分时间内时间定为一个周期。一般地，我们根据传感器数据节点的个数完成固定的节点传感器数据的采集工作和各个模块的的报警将一个周期进行等分，在一个等分的时间片段内完成一个传感数据的收集工作。整体的设计方案如图1所示。器数据节点的数据采集，同时为了达到实时性的目的，在等分《I鲎堕墨堇盛I的时间片段内的后半部分时间内需要对每个传感器数据节点《[匾的报警信息进行监视。PC在一个时间周期内一个数据节点与主模块只进行一次正《[堕常的无线数据通讯，占据周期内一个等分的时间片段前半部分。为了达到低功耗的设计目的，在周期的其他时间片段内该无线传感器数据节点一般是处于最低功耗

7、的睡眠状态，直到下图1总体设计方案图1．1无线传感器网络通讯时间分配一个周期指定的时间片段到来自动从睡眠状态唤醒再次与主文中介绍的无线传感器网络是由1个主模块和数个无线模块进行数据通讯。为了更进一步的降低功耗，当无线传感器传感器数据节点进行无线数据交互的网络，各个无线传感器数数据节点与主模块实现完一次通讯后，将自动地从通讯状态转据节点的传感器数据最终都是通过无线传输方式传输给主模换到睡眠状态，即使该周期的指定时间片段的时间未耗尽也将块来接收和汇