无线传感器网络节点硬件的模块化设计

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1、无线传感器网络节点硬件的模块化设计姜凤鸣，童玲，田雨(电子科技大学自动化工程学院，成都611731)摘要：简要介绍了射频芯片CC2430的性能和特点，设计了一种基于CC2430的无线传感器网络节点硬件的模块化设计方案。该设计由控制模块进行节点的功能管理，采集模块负责数据的采集和调理，无线模块进行数据上传和命令的传达，电源模块提供并管理节点的各模块用电。关键词：无线传感器网络；模块化设计；ZigBee；CC243o中图分类号：TP212文献标识码：AModularHardwareDesignofWirelessSensorNetwo

2、rkNodeJiangFengming，TongLing，TianYu(SchoolofAutomation，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu61173，China)Abstract：ThispaperintroducestheperformanceandcharacteristicsofradiochipCC243o．ACC2430～basedwirelesssensornetworknodehardwaremodulardesignisprese

3、nted．Thecontrolmodulemanagesfunctionsofeachnode；thecollectionmoduleisinchargeofdataae—quisitionandtransformation；thewirelessmoduletransmitsdataandcommands；thepowermoduleprovidesandmanagespowerforeachnode．Keywords：wirelesssensornetwork；modulardesign；ZigBee；CC2430随着人们对于

4、环境监测要求的不断提高，无线传感器性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。网络技术以其投资成本低、架设方便、可靠性高的性能优2无线传感器网络系统结构势得到了比较广泛的应用由于无线传感器网络节点需要实现采集、处理、通信等多个功能，因此硬件上采用模块整个无线传感器网络由若干采集节点、1个汇聚节化设计可以大大提高网络节点的稳定性和安全性。点、1个中转器、1个上位机控制中心组成，系统结构如图1所示。无线传感器网络采集节点完成数据采集、预处理1002430芯片简介和通信工作；汇聚节点负责网络的发起和维护，收集并上CC2430是一款工作在2

5、．4GHz免费频段上，支持传数据，将中转器下发的命令通告采集节点；中转器负责IEEE802．15．4标准的无线收发芯片。该芯片具有很高上传收集到的数据并将控制中心发出的命令信息传递给的集成度，体积小功耗低。单个芯片上整合了ZigBee射汇聚节点；控制中心负责处理最终上传数据，并且可以由用户下达网络的操作命令。频(RF)前端、内存和微控制器。CC243O拥有1个8位MCU(8051)，8KB的RAM，32KB、64KB或128KB的Flash，还包含模拟数字转换器(ADc)，4个定时器(Tim—er)，AES128协处理器，看门狗定

6、时器(Watchdog—timer)，32．768kHz晶振的休眠模式定时器，上电复位电路(Pow—er—on-Reset)，掉电检测电(Brown-out—Detection)，以及21个可编程I／O接口。CC2430芯片采用0．18mCMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别为26．7mA和26．9mA；休眠时电流为0．5A。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特图1无线传感器网络系统结构paper@mesnet．com．cn(投稿专用)Micr。c。ntr。11ers＆Emb

7、eddedSystems25技术纵横采集节点和汇聚节点由CC2430作为控制核心，采集节点可采集并传递数据，汇聚节点负责收集所有采集节点采集到的数据。中转器采用ARM处理器作为控制核心，和汇聚节点采用串口通信，以GPRS通信方式和上位机控制中心进行交互。上位机控制中心实现人机交互，可以处理、显示上传的数据并且可以直接由客户下达网络动作执图4存储器外围连接电路行命令。3．2无线模块3节点模块化设计无线模块负责节点间数据和命令的传输，因此，合理汇聚节点和采集节点在硬件配置上基本相同，采用模设计无线模块是节点稳定、高效通信的重要保证。块

8、化设计使得设计通用性更好。TI公司提供了一个适用于CC2430的微带巴伦电路，每个节点主要由控制模块、无线模块、采集模块、电源这个设计把无线电RF引模块4部分构成，网络节点模块化设计结构图如图2脚差分信号的阻抗转换所示。为单端5OQ。由于该电路直接