嵌入式WSNs汽車(chē)防盜系統

引言
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(Wireless Sensor Networks)是通信技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)相結合的產(chǎn)物。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是由大量隨機分布的、具有實(shí)時(shí)感知和自組織能力的傳感器節點(diǎn)組成的，它具有分布式處理帶來(lái)的監測精度高、容錯性好、覆蓋區域廣等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境監控、消費類(lèi)電子、軍事偵察以及交通管理等很多領(lǐng)域中具有廣闊的應用前景，是近期國際上研究的熱點(diǎn)之一。
1.系統方案設計
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的基本組成單元是具備信息采集和通信功能的嵌入式節點(diǎn)，因此無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的設計也就是節點(diǎn)的設計。本文根據無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的功能需求，按照嵌入式系統體裁衣的思想選擇各個(gè)功能模塊部件，著(zhù)重考慮節點(diǎn)的性?xún)r(jià)比和可升級性等因素，設計嵌入式無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的硬件結構。根據功能需求，將各個(gè)獨立功能模塊化，節點(diǎn)的硬件體系結構如圖 1所示。

本文綜合硬件平臺因素，系統軟件使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統 FreeRTOS。由于簇頭節點(diǎn)需具備 GPRS數據傳輸功能，因而軟件體系中具備 TCP/IP協(xié)議棧也是非常重要的。本文選擇了在著(zhù)名開(kāi)源網(wǎng)站 SourceForge上公開(kāi)發(fā)布的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統 FreeRTOS作為系統軟件體系設計的基礎，選擇己經(jīng)移植到 FreeRTOS上的的 uIP作為系統 TCP/IP協(xié)議棧。在節點(diǎn)組網(wǎng)模塊設計中，本文移植了符合 ZigBee規范的軟件，從而為節點(diǎn)的組網(wǎng)，路由等應用層程序的開(kāi)發(fā)提供了基礎。如圖 2所示為系統的軟件體系結構。

1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件設計
2 1ARM處理器模塊通信電路設計

采用 GPRS模塊進(jìn)行數據傳輸過(guò)程中，為便于系統測試，本文采用 AT91SAM7S256提供的一路兩線(xiàn)制串口DBG COM顯示由CPU發(fā)送給 GPRS模塊的數據，采用剩下的 USARTO顯示由 GPRS模塊發(fā)送給 CPU的數據，實(shí)現對發(fā)送和接收數據的監測和解析，為系統功能的調試提供了一種良好的接口。

2.2 ARM處理器時(shí)鐘電路設計
AT91 SAM7S系列微控制器系統時(shí)鐘由時(shí)鐘發(fā)生器提供，其內部包括 1個(gè)鎖相環(huán) (PLL)， 1個(gè)主振蕩器，1個(gè) RC振蕩器。時(shí)鐘發(fā)生器為系統提供下列時(shí)鐘: SLCK慢速時(shí)鐘。由 RC振蕩器提供，是電源管理系統內唯一恒定時(shí)鐘。 MAINCK主振蕩器輸出時(shí)鐘。PLLCK分頻器與 PLL輸出。

圖 4 時(shí)鐘模塊電路原理圖
2.3 MC39i模塊電路設計
GPRS模塊設計可劃分為 SIM卡接口電路、啟動(dòng)復位電路和控制接口電路三部分。啟動(dòng)復位電路設計，MC39i上電后，將其 IGT引腳拉低至少 100ms，即可以開(kāi)啟 MC39i；MC39i帶有一個(gè)符合 ISO 7816-3 IC卡標準的 SiM卡接口，用戶(hù)可以方便的接外部 SIM讀卡器； MC39i通過(guò) ZIF插座提供了符合 ITU-T DCE標準的 RS232接口，通過(guò) RS232接口可以向 MC39i發(fā)送 AT命令和數據。該接口工作在 CMOS電平下。MC39i的 RS232接口支持 8位數據、無(wú)校驗、 1位停止位的數據格式，波特率可以設置為 300bps~115kbps。支持 RTS/CTS硬件握手信號和 XON/XOFF握手信號。