基于MSP430F1611的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計
解放軍信息工程大學 王戈,盧伍根,張效義
無線傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器技術、遙測技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和無線通信技術等。它是一種特殊的無線自組織網(wǎng)絡,由成千上萬的具有感知和路由功能的無線傳感器節(jié)點組成,能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境對象的信息,將其通過多跳轉發(fā)傳送回主機進行分析、處理。無線傳感器網(wǎng)絡作為一種全新的信息獲取和處理技術,將在國防軍事、反恐抗災、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、工程安全和醫(yī)療衛(wèi)生等領域得到廣泛的應用[1]。
本文在簡要介紹無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點體系結構的基礎上,從實際應用考慮,設計了一種基于MSP430F1611的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點,詳細介紹了節(jié)點的硬件設計方案。
1 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的體系結構
無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點是網(wǎng)絡的基本單元,節(jié)點的穩(wěn)定運行是整個網(wǎng)絡可靠性的重要保障。在不同應用中,傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的組成不盡相同,但都由數(shù)據(jù)采集模塊(傳感器、A／D轉換器)、數(shù)據(jù)處理模塊(微處理器、存儲器)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(無線收發(fā)器)和電源模塊(電池、DC／DC能量轉換器)四部分組成[2]。被監(jiān)測物理信號的形式?jīng)Q定傳感器的類型,處理器通常選用嵌入式CPU,數(shù)據(jù)傳輸模塊主要由低功耗短距離的射頻收發(fā)器組成。因為需要進行復雜的任務調度與管理,需要一個微型化的操作系統(tǒng),UCBerkely為此專門開發(fā)了TinyOS操作系統(tǒng)。傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的組成如圖1所示。
2 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件設計
為了實現(xiàn)對溫度、濕度、光等多種物理信息的精確采集,并將采集信息進行采樣、數(shù)模轉換,以及根據(jù)應用需求進行相應的處理,把處理后的信息通過多跳轉發(fā)傳送回PC機進行處理;同時為了滿足節(jié)點壽命和工作性能的要求,綜合考慮能耗、傳輸距離、數(shù)據(jù)速率、安全性和通用性等因素,本文所設計的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點硬件平臺選用如下設計方案。
數(shù)據(jù)采集模塊選用了Sensirion公司的數(shù)字溫濕度傳感器SHT71以及光傳感器S1087和S1087-01;數(shù)據(jù)處理模塊選用了TI公司的16位超低功耗單片機MSP430F1611;無線通信模塊選用了RFM公司低功耗、短距離的433.92MHz單頻點RF收發(fā)芯片TR3000;電源模塊采用CR2032紐扣電池為整個節(jié)點供電。傳感器網(wǎng)絡節(jié)點硬件平臺如圖2所示。
2.1 數(shù)據(jù)采集模塊
