無(wú)線(xiàn)傳感囂網(wǎng)絡(luò )的嵌入式網(wǎng)關(guān)硬件設計
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為了實(shí)現上述功能，采用Philips公司的LPC2000系列32位ARM處理器LPC2106。LPC2106支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的ARM7TDMI -SCPU，標準JTAG調試接口，并帶有128 KB嵌入的高速Flash存儲器；小型的LQFP封裝(7 mm×7 mm)、2種低功耗模式(空閑模式和掉電模式)以及外設功能的單獨使能和禁止，非常適合于小型化、低功耗作為主要要求的應用；雙UART，其中一個(gè)具備完全的調制解調器接口，完全滿(mǎn)足本設計要求；帶有寬范圍的串行通信接口(片內多達64 KB的SRAM)，由于具有大規模的緩沖區和強大的處理器能力，非常適合于通信網(wǎng)關(guān)和協(xié)議轉換器、聲音識別以及低端的圖像處理。
3．2 GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊
首先，WSN是一種以數據為中心的網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)的上行數據量大而下行數據量小，因而在考慮網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)與外部網(wǎng)絡(luò )的連接方式時(shí)，上行數據率是一個(gè)關(guān)鍵指標；其次，應用環(huán)境制約數據上行方式；另外，網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)的成本及集成難度也是一個(gè)關(guān)鍵因素。綜合以上三點(diǎn)，選用Simcom公司生產(chǎn)的CPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊SIM300C。該模塊具有如下特點(diǎn)：
①支持兩種操作模式(一種是電路交換數據模式CSD，支持語(yǔ)音、數據、SMS和FAX業(yè)務(wù)；另一種是分組交換模式GPRS，采用多時(shí)隙，支CSI-CS4編碼)；
②標準的AT命令，為GSM語(yǔ)音、短消息以及GPRS數據業(yè)務(wù)提供無(wú)線(xiàn)接口；
③內置TCP／IP協(xié)議，用戶(hù)不必自己編寫(xiě)或者利用操作系統加入協(xié)議，降低了系統開(kāi)發(fā)難度，縮短了開(kāi)發(fā)周期；
④數據下行、上行傳輸速率分別高達85．6 kbps和42．8 kbps，標準RS232串行口，通過(guò)串行口使用AI、命令完成對模塊的操作；
⑤支持最少功能和休眠兩種省電模式。
需要將數據傳輸到網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)時(shí)，節點(diǎn)按照WSN的協(xié)議規范對數據進(jìn)行打包，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式經(jīng)過(guò)一跳或多跳將數據傳送到網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)。傳感數據在通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸進(jìn)入網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)后，微處理器利用WSN的協(xié)議棧拆包，得到原始數據之后，網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)可應用其操作系統上的應用軟件根據具體需求對原始數據進(jìn)行處理(如進(jìn)行數據的融合，去除冗余，減輕網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)對外傳送的負擔)。處理后的數據經(jīng)由TCP／IP模塊打包后通過(guò)串口與SIM300C相連，如圖3所示。最后，網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)中的 GPRS模塊將數據通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )或者SMS方式傳送到上位機。當需要向傳感器節點(diǎn)傳達控制命令時(shí)，上位機以短信的方式經(jīng)GSM傳送到網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)的GPRS 模塊，完成相應任務(wù)。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/152346.htm
如圖4所示，將手機卡插入SIM卡座，通過(guò)相應的AT指令便可以很方便地實(shí)現上位機和網(wǎng)關(guān)之間的自由通信，按流量計費，降低系統成本。
常用如下一些AT指令。
①連網(wǎng)指令：AT返回狀態(tài)：OK(連網(wǎng)成功)
②全功能開(kāi)啟指令：AT+CFUN=1
③關(guān)閉模塊指令：AT+CPOWD=1
④讀取第n條短信：AT+CMGR=n
同時(shí)，DTR外接一個(gè)上拉電阻，配合“AT+CSCLK=1”指令，可以輕易地實(shí)現SIM300C的休眠，通過(guò)短信即可喚醒。休眠時(shí)GPRS電流消耗僅2．5 mA，滿(mǎn)足整個(gè)系統低功耗要求。
3．3 射頻收發(fā)模塊
一個(gè)基于IEEE 802．15．4的CC2430無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，主要用來(lái)完成網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間、節點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)之間的無(wú)線(xiàn)通信。核心部分是一個(gè)CC2420射頻收發(fā)器，它完全支持ZigBee組網(wǎng)協(xié)議，具備傳輸速率高、傳輸距離遠和低功耗等優(yōu)點(diǎn)。主要特征如下：
①工作頻帶范圍是2．4～2．483 5 GHz；
②采用IEEE 802．15．4規范要求的DSSS(直接序列擴頻方式)；
③數據速率達250 kbps，碎片速率達2 Mchip／s，接收靈敏度高(-94 dBm)，鄰道抗干擾能力強(39 dB)，超低電流消耗(RX27 mA，TX25 mA)；
④低電壓供電(2．1～3．6 V)，內部集成VCO、LNA、PA及電源穩壓器。
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