基于zigbee的无线传感器网络设计

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1、第36卷第10期计算机工程2010年5月Vol.36No.10ComputerEngineeringMay2010·网络与通信·文章编号：1000—3428(2010)10—0110—03文献标识码：A中图分类号：TN925.93基于ZigBee的无线传感器网络设计徐敬东，赵文耀，李淼，何亮(南开大学信息技术科学学院计算机科学与技术系，天津300071)摘要：在TI公司CC2430芯片和ZigBee协议栈的基础上，设计并实现一个简单的无线温度传感器网络原型系统。讨论该系统的软硬件设计和实现细节，包括传感节点的器件选择与电路连接、拓扑发现协议和数据通信协议、管理节点程序逻辑和界面设计

2、等。该系统经过实际环境中的运行测试，验证其正确性和有效性。关键词：无线传感器网络；ZigBee协议；拓扑发现DesignofWirelessSensorNetworkBasedonZigBeeXUJing-dong,ZHAOWen-yao,LIMiao,HELiang(DepartmentofComputerScienceandTechnology,CollegeofInformationandTechnicalScience,NankaiUniversity,Tianjin300071)【Abstract】BasedonChipCC2430ofTIandZigBeeprotoco

3、lstack,asimpleprototypeofwirelesstemperaturesensornetworkisproposedandimplemented.Itdiscussesdetailsonhardwareandsoftwareoftheprototype,includingchipselectionofsensornode,topologydiscoveryanddataqueryprotocol,GUIandprogramminglogicofsinknode.Thecorrectnessandeffectivenessoftheprototypeareverif

4、iedbythepracticalexperiment.【Keywords】WirelessSensorNetwork(WSN);ZigBeeprotocol;topologydiscovery[1][2][4]基于802.15.4协议的ZigBee技术具有低功耗、高容式温度传感器。图2给出了CC2430和DS18B20传感器连量、高可靠性等优点，非常适合应用于无线传感器网络中。接的外围电路。本文讨论了基于ZigBee协议的无线温度传感器网络的实现方法，给出了具体的协议设计和实现细节。1系统设计1.1系统简介本系统所实现的传感器网络基于ZigBee树状拓扑，节点分为传感节点、汇聚节

5、点和管理节点。传感节点由ZigBee终端节点和路由节点构成；汇聚节点由ZigBee协调器充当；管理节点由一台PC机充当。系统结构如图1所示。传感节点图2DS18B20传感器与CC2430连接电路图负责采集温度数据及转发其子节点的数据；汇聚节点负责发无线节点中C51程序是在IAREmbeddedworkbench出各种命令，收集传感节点数据并通过RS232接口与管理节V7.20Hfor8051IDE下开发编译的。编译完成后，通过无线点的通信；管理节点提供图形化的操作环境，负责接收用户龙公司C51RF-3无线开发系统中附带的开发板和仿真器，经的需求以及数据的显示。由USB接口将二进制的

6、可执行代码烧录到CC2430芯片中。本系统在C51RF-3无线开发系统中自带的简化版ZigBee协议栈的基础上，实现了完整的无线温度传感器网络应用。协议栈的物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)按照802.15.4标准编写；网络层(NWK)实现了简单的树形路由机制，每个节点维护一张邻居表来记录其父节点和子节点的地址信息；应用层(APL)封装了部分节点发送和接收数据的接口以及一些具体应用的函数调用。系统的主要功能实现在应用层代码中，同时部分修改了原协议栈的网络层的代码。图1基于ZigBee的无线温度传感器系统2功能实现1.2平台与环境在本系统中，节点之间发送的查询请求和响应数据包

7、都无线节点采用成都无线龙公司出品的CC2430无线模[3]块。该模块使用美国TI公司出品的CC2430-F128芯片，采基金项目：天津市信息化基金资助项目(082044012)用2节五号电池或直流电源作为节点的电源，可接受电压为作者简介：徐敬东(1965－)，女，教授、博士生导师，主研方向：无2.0V~3.6V。经实际测试发现，该模块在配置有向天线的情线传感器网络；赵文耀、李淼，硕士研究生；何亮，博士研况下传输距离能够达到80m左右(空旷环境下)。究生温度传感器采用D