2022年如何开始设计方案无线传感器网络系统99.docx

精品学习资源如何开头设计无线传感器网络系统2021-03-03嵌入式在线保藏 | 打印一、无线传感器网络技术应用广泛，百花齐放无线传感器和传感器网络，是具有特别广泛的市场前景，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响的新技术；美国的技术评论杂志在论述将来新兴十大技术时， 更是将无线传感器网络列为第一项将来新兴技术，商业周刊猜测的将来四大新技术 中，无线传感器网络也列入其中；无线传感器网络有着特别广泛的应用前景，在工业、农业、军事、环境、医疗，数字家 庭，绿色节能，聪慧交通等传统和新兴领域有具有庞大的运用价值，无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活；图一是无线传感器应用示意；图1 无线传感器应用部分实例欢迎下载精品学习资源由于无线传感器和无线传感器网络庞大的市场和应用前景，所以目前全世界很多公司都推出了各自的无线传感器网络；这些技术百花齐放，各有千秋，但是这些技术之间，几乎不能相互兼容和互通；图2是目前正在开发中的各种无线传感器技术，从这个图我们可以看到，不同的无线传感器网络，最终都是期望实现和互联网的通讯，这可能是这些传感器网络最终交汇的通 道；图2目前全球开发中的部分无线传感器网络技术二如何挑选合适的无线传感器技术无线传感器网络系统的基本架构包括三部分，第一部分是无线收发芯片，其职责是将数字信息转换为高频无线信号传送出去和将接收到的高频无线信号复原成数字信息；无线传感器收发芯片而言，IEEE 802.15.4能为无线传感器应用供应正确方案，这是由于IEEE 802.15.4 规范可能是主要且可能唯独的有用标准；目前全球有多家公司供应这方面的收发芯片；像 TI 公司的 CC2420/CC2520等芯片都特殊适用于钮扣电池和低电能应用的低功耗特性；实现一个典型的无线传感器网络节点和路由器，可以采纳多芯片方案，如图3所示，由一个无线收发芯片和一个微掌握器<单片机）组成，微处理器可以采纳低功耗的MSP430，无线芯片可以采纳 CC2520/CC2420等；欢迎下载精品学习资源图3典型的无线传感器网络节点或者路由器随着技术不断进展，已经有越来越多的公司，将无线收发器芯片和微掌握器和无线收发器做成了一个片上系统<SoC），例如 TI 公司采纳 8051内核的 CC2430/CC2431等ZigBee 无线单片机，随着无线传感器网络对运算才能提高要求，最近Freescale 公司也推出了 ARM内核的 32位ZigBee 无线单片机；使用这些SoC无线单片机设计无线传感器网络，将使无线传感 器节点具有更小的体积，更低的功耗和更低的价格；TI 公司在国内的技术合作伙伴无线龙科技公司等，也同时供应这些芯片，开发工具的相关技术支持；无线传感器网络构架其次部分是运行于单片机或者无线单片机内部的嵌入式软件，也称软 件协议栈 <network stack），网络堆栈有两个职责；第一它必需要处理节点间的无线链接通信质量的频繁变化和环境因数对无线通讯造成的干扰，具有对网络自组织，自复原的能 力；网络堆栈的其次个职能是要具有很强的路由算法才能，确保信息牢靠高效地通过各种 网络拓扑 <星状/ 网状等等）从源节点 <假如现有，可以通过成百上千路由节点）发送到目标节点；确保通讯的实时性要求；ZigBee联盟是由众多技术供应商和开发商组成的独立标准组织；也是目前世界是最大的，基于 IEEE 802.15.4平台的网络软件协议栈标准供应联盟；该组织从 ZigBee2004 、ZigBee2006 、ZigBee2007 不断进展，目前供应的两个网络栈是：Zig Bee和ZigBee PRO；从使用角度看 ZigBee 堆栈很适合一般包含十到几百个节点的小型网络；而ZigBee PRO是ZigBee 超集，它增加了一些功能，可对网络进行扩展并更好地应对来自其他技术的无线干扰，而且可以适应更大型的网络和具有更加牢靠的路由通讯算法和无线通 讯牢靠性；无线传感器网络构架第三部分应用软件，这部分包括各种依据用户现有开发的软件代码，这些代码目前大部分是采纳C语言来进行开发，可以之间以接口和API方式，调用软件协议栈的功能；在多种无线传感器网络技术中，我们认为采纳802.15.4 国际标准和 ZigBee 技术，作为我们设计无线传感器系统的起步，有如下优点：欢迎下载精品学习资源1兼容一个全球化的牢靠的国际标准；2可以通过 TI 、 Freescale这样的大型芯片供应商；获得稳固的无线收发芯片和无线单片机来源，也可以获得免费的ZigBee 协议栈和相关源代码，降低开放门槛；3能够采纳 KEIL和IAR这样的高性能软件编译调试环境，可以大大加快开放速度，缩短上市周期；三开头无线传感器网络系统设计预备些什么？第一我们现需要进行一些学问预备，对无线传感器网络需要的技术和学问，进行准备，虽然可能我们已经熟识单片机和相关软件开发技术，但是无线收发器和无线SoC无线单片机 >仍是有特殊的地方，而且IEEE802.15.4 和ZigBee 协议栈等，也是具有肯定难度的学问领域；好在目前在无线传感器网络和无线单片机方面，已经有大量的技术书籍可供参考，图四是一些无线传感器相关技术书籍，对入门无线传感器网络可能开卷有益；图四无线传感器网络相关部分技术书籍其次我们仍旧需要一套简单使用的无线传感器网络<WS）N 开发系统，这是由于：我们需要一套完整的软件编译开发平台，包括IAR和KEIL的编译调试环境，在线仿真器等必要的开发工具；我们进入无线传感器系统设计的难度重心，是尽快把握无线传感器网络协议栈软件使用，同时尽快进入相关应用软件开发，所以我们需要一套已经完成高频测试的无线节点， 网关，路由器和无线模块来进行硬件评估和运行我们的嵌入式应用软件和协议栈软件；欢迎下载精品学习资源我们需要相关温度，压力，加速度，光线，湿度等传感器接口到这个系统，便利我们系统设计；我们在进入一个生疏的技术领域时，往往会有很多的困难，我们需要相应的技术支持和学问支持；目前很多国内企业，都已经推出了各种无线传感器网络开发工具，图五是国内企业成都无线龙通讯科技公司的一种最新的，支持美国德州仪器TI CC2520 无线收发器和 TI 的ZigB ee2007/PRO协议栈无线传感器网络<WSN）开发系统的新产品，包括在线仿真器，PC GUI网络监视掌握软件，相关源代码无线传感器网络示范代码包装等，是快速进入无线传感器网络系统设计的可挑选国产工具之一；图五无线传感器网络开发系统四设计无线传感器系统详细过程当我们完成了上述的学问预备和相关开发工具预备后，我们就可以开头一个无线传感器设计过程了，下面，我们以一个家庭节能无线传感器网络系统为实例，看看一个无线传感器网络的实际过程；家庭节能系统框图如图六所示；欢迎下载精品学习资源图6 采纳ZigBee 网络技术家庭节能系统从图我们看出，家庭中的电器，包括空调，洗衣机，冰箱等，构成一个典型的无线传感器网络，通过能源治理网关和安装在户外的无线转发路由器，实时传输到能源公司电脑化治理网络和数据库，实现对家庭能源的治理；设计任务包括设计嵌入到家电内部的无线传感器网络单元<无线节点），家庭无线显 示单元和家庭能源掌握单元<无线节点或者无线路由器），能源治理网关<无线网关）等；第一，我们采纳无线龙WSN无线传感器开发系统平台供应的多个无线SoC模块 <内含 CC2 430等无线单片机），下载TI ZigBee协议栈和聪慧能源相关代码，进行无线通讯成效，可靠性评估，该软件包是有TI 公司免费供应 <经过无线龙工程师的实际测试和评估），可以免费用于技术开发，图7是软件结构；图 7 ZigBee智能源软件包欢迎下载精品学习资源使用强大的 KEIL和IAR编译开发环境，在线仿真器等调试工具，完全开源的件，应当可以很快完成无线节点和路由器，网关的性能评估，通讯牢靠性评估和线通讯代码开发；ZigBee 协议栈软ZigBee 无然后我们可以仍旧直接使用这些无线SoC的模块，添加我们的应用设计，例如LED和LCD显示部分，可以显示实时的电费是多少，家里有没有能源铺张等；同时设计相关我们需要的掌握电路，如开关掌握，电机掌握，以在需要时，对空调器等电器，进行节能掌握；由于在无线龙供应的开发工具中，有一套网络协议分析监视仪，我们可以在测试过程中，清晰的监视到各种在空气中的传输的无线包装内容，从而很快确定我们的无线通讯软件代码是否正确；由于使用现成的高频模块，我们防止了在入门时涉及高频技术的困难，而是将主要精力集中到最主要的方向，我们的应用代码和我们的应用需要的硬件设计，这样就大大加快了系统产品化的进度；对于客户订单中，产品最终使用的无线模块，我们可以简单的找到OEM专业厂家来生产完成；假如一切顺当，成；3 4个星期，这个 ZigBee 家庭节能系统，有期望完欢迎下载