无线传感器网络线性组网关设计

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1、第31卷第4期大连交通大学学报VoI．31No．42010年8月JOURNALOFDALIANJIAOTONGUNIVERSITYAug．20l0文章编号：1673·9590(2010)04—0026—04无线传感器网络线性组网关设计陈少华，曾洁，李桂林，贾世杰(大连交通大学电气信息学院，辽宁大连116028)摘要：介绍了用于无线传感器网络线性组网的网关设计方法，利用Zigbee无线传感器网络技术的自适应路由协议栈，实现多个网络节点的线性组网．使网络数据包能快速有效的延伸接力传输．可广泛应用于高速铁路轨道环境感测监控、电力传输设备远程遥测

2、监控等特殊行业线状无线监控网络．为新型低成本无线网络构建提供了一种新的思路．关键词：传感器网络；中继；监控；数据传输文献标识码：A0引言数据包快速有效的延伸接力传输的可远程管理控制．网关的硬件部分主要由电源电路、微处理器电随着Zigbee无线传感器网络技术的广泛应路、Zigbee无线通讯电路、数据存储电路、接El电用，利用无线传感器网络进行各种场合的数据采路、其它外围电路构成；软件部分包括Zigbee／集管理、控制感测环境中的各种传感装置，逐渐成802．15．4协议栈程序、主控制程序、数据包处理为热点研究课题．目前基于IEEE802．15

3、．4标准程序、线性组网协议、接口检测程序．所述硬件部的无线传感器网络多为适用于短程的无线局域网分采用C8051F340微处理器，内嵌USB与SPI接协议⋯，有利于一些特殊场合数据的远程传输．口，完成对整个网关电路的控制；软件部分采用标因此目前无线传感器网络大多借用现有网络基础准Zigbee协议栈完成无线通讯模块的网络链接，设施(如Intemet、GPRS等)完成数据传输，这种并采用自适应路由选择协议完成无线传感器网络方式数据传输成本较高、覆盖范围有限J，已经的线性组网，并在此协议上完成多个传感器节点不能适应当前无线传感器网络的发展需要．本

4、文数据包的传输及转换．无线传感器网络网关实现详细阐述了一种新型的能够完成无线传感器网络框图如图1所示．线性组网的网关装置，可以实现多个具有感知能力、计算能力、实时通信能力的传感器节点组成的嵌入式无线局域网网络的数据包转发、中继等功能，完成区域网络的远程线性传递的无线网关装置．可在一些采集节点密集、流量较大、公众网络没有覆盖的地区实现传感器网络组网．1无线网关整体方案为了克服无线传感器网络仅用于局域网的构建或需借助公众网络进行数据传输或转换的缺点，本文所研究的方案通过网关装置自身电路和图1无线传感器网络网关实现框图协议完成无线传感器网络的线

5、性组网、可以实现收稿日期：2010-03-25基金项目：辽宁省教育厅科技计划资助项目(L2010082)；大连市科技计划资助项目(2009C11CY087)作者简介：陈少华(1979一)，男，讲师，博士研究生，主要从事数据采集和宽带无线通信技术方面的研究E-mail：chengshineng@163．con．第4期陈少华，等：无线传感器网络线性组网关设计272网关装置的功能实现用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式(不占用片内资源)、全速、在系统调试，为系网关的核心控制CPU采用Cygnal公司的统的设计提供了方便J．无线网关由微

6、处理器C8051F340，工作电压为+3．3V，是一款完全集成C8051F340进行整体控制，通过USB、串行接口电的混合信号系统级MCU芯片．采用高速、流水线路完成数据的读入和采集，并控制数据存储电路结构的与8051兼容的CIP．51内核(可达完成采集、转发数据的保存，同时根据命令需求控25MIPS)；具有64K字节可在系统编程的FLASH制Zigbee无线通信模块完成数据的转发，根据自存储器，4352(4096+256)字节的片内RAM；并提行设计的无线网关通信协议完整无线网络的线性供硬件实现的USB控制器、SPI、SMBus／IIC

7、和两组合．具体电路实现如图2所示．个UART串行接口；片内JTAG调试电路允许使图2主控制电路原理图电源电路包括5"q、3．3V两种直流电压的输出于睡眠状态时，工作电流仅为数10mA．电路，在电路中设计了防浪涌电压击穿保护电路、无线传感器网络网关的无线通信方式选择LED电源指示电路、可控制电源输出电源管理电Zigbee无线通信核心芯片CC2430，它是符合路．选用LM2576开关电源模块(可提供3A输出电IEEE802．15．4标准2．4GHz的RF无线收发流)，进行DC—DC转换对设备提供+5V电源输人．器．将天线接收到的信号，传送至经

8、过低噪放由于CPU、Zigbee无线通讯模块、数据采集电路和大器与I／Q下变频处理后，产生中频信号．此混合接口电路等都是+3．3V供电，因此另采用I／Q信号经滤波、放大、AD变换、自动增益控制