微功耗WiFi無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )設計與實(shí)現(一)

一、WiFi 無(wú)線(xiàn)傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò )廣闊的應用前景

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )由部署在檢測區域內的大量、廉價(jià)、微型、節能傳感器節點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式自我形成網(wǎng)絡(luò )系統，其主要目的是協(xié)同地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò )覆蓋區域中感知對象的信息，接收命令并與控制中心交換有關(guān)現實(shí)世界的信息。如果說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)構成了邏輯上的信息世界，改變了人與人之間的溝通方式，那么，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )就是將邏輯上的信息世界與客觀(guān)上的物理世界融合在一起，改變人類(lèi)與自然界的交互方式。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )被美國商業(yè)周刊列為21世紀最有影響的改變世界的十大技術(shù)之一，還被麻省理工學(xué)院（MIT）技術(shù)評論列為全球未來(lái)的三大高科技產(chǎn)業(yè); 和目前國內已經(jīng)比較普及的802.15.4標準和zigbee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )比較，WiFi /IEEE 802.11b/g網(wǎng)絡(luò )是更成熟的技術(shù)，在設備互操作上所具備明顯優(yōu)勢;這種基于IP的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠非常方便的實(shí)現和已經(jīng)安裝在企業(yè)和家庭中的網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行無(wú)縫連接，而且還應具有更好的安全性。

　　當WiFi /IEEE 802.11b/g 的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )信號，在不遠的將來(lái)，像一片片”無(wú)線(xiàn)云彩”一樣覆蓋我們的每一個(gè)”無(wú)線(xiàn)城市”的上空和覆蓋我們每一個(gè)家庭，每一個(gè)商業(yè)樓宇上空的時(shí)候，下列的圖畫(huà)將變?yōu)楝F實(shí)。

　　圖畫(huà)一： 千家萬(wàn)戶(hù)家庭中的各種電表，水表，煤氣表內的低功耗無(wú)線(xiàn)WiFi SoC，通過(guò)WI-FI無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，以很低的功耗，和供電公司等能源通過(guò)者保持著(zhù)網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)聯(lián)系 ，家庭內的數字顯示系統，會(huì )通知你，何時(shí)能源價(jià)格最低，你可以使用低價(jià)格能源付費，同時(shí)，如果你的能源設備出現問(wèn)題，能源公司也會(huì )第一時(shí)間搶修。

　　繳費和抄表，更是全自動(dòng)中通過(guò)無(wú)線(xiàn)完成……

　　圖畫(huà)二： 都市林立的商業(yè)大樓內部，數以萬(wàn)計的工作無(wú)線(xiàn)傳感器，包括安防，溫度，濕度，煙霧報警等等，全部采用已經(jīng)具有的WiFi 無(wú)線(xiàn)SoC為核心的節點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)無(wú)線(xiàn)連接，中心控制系統，根據這些無(wú)線(xiàn)傳感器的大量的信息，調節空調系統，監控大樓安全，是商業(yè)大廈更安全，更節能…。

　　圖畫(huà)三： 巨大的物流倉庫，大型貨車(chē)，鏟車(chē)，來(lái)來(lái)往往， 每件貨物上，都安裝了具有定位功能的無(wú)線(xiàn)WiFi SoC芯片，通過(guò)倉庫內已經(jīng)廣泛布設的802.11無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，每件貨物都可以精確的定位，也可以容易獲得貨物的詳細信息……

　　從發(fā)展的眼光看， WiFi 無(wú)線(xiàn)傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò )的應用領(lǐng)域包括各種無(wú)線(xiàn)傳感器，無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)定位網(wǎng)絡(luò )，射頻識別（RFID） 網(wǎng)絡(luò )，數字家庭網(wǎng)絡(luò )，安全監視網(wǎng)絡(luò )等等，具有非常廣闊的應用前景和商業(yè)前景。

　　二、選擇合適的無(wú)線(xiàn)WiFi SoC （單片機）

　　長(cháng)期以來(lái)，雖然802.11標準已經(jīng)成為了全球無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的主流方向之一，但是在很多人印象中， WiFi /IEEE 802.11b/g技術(shù)功耗比較高，只適用于電腦之間的無(wú)線(xiàn)連接和其他高速無(wú)線(xiàn)連接應用，其實(shí)，無(wú)線(xiàn)技術(shù)和SoC技術(shù)的演進(jìn)，近年來(lái)，已經(jīng)出現了下面提到的多個(gè)適合于低功耗應用的WiFi 無(wú)線(xiàn)SoC芯片，我們只是需要對其進(jìn)行選擇，就可以用于我們自己的WiFi 無(wú)線(xiàn)傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò )設計;

　　G2 Microsystems 公司開(kāi)發(fā)的 G2C501， 是一個(gè)推出較早的超低功耗IEEE 802.11 （Wi-Fi） 芯片 （SoC） ， 見(jiàn)圖一所示， 該芯片內部集成了802.11無(wú)線(xiàn)芯片和基帶芯片，包括了一個(gè)32位MCU和80KB SRAM+320KB ROM， 并且具有125K無(wú)線(xiàn)喚醒和支持ISO 24730-2 無(wú)線(xiàn)定位的硬件功能。

　　圖一 G2C501 片上系統

GainSpan公司最近推出WiFi 芯片GS1010，（該公司是芯片巨人英特爾投資支持的美國硅谷的創(chuàng )新企業(yè)）， 這個(gè)以?xún)蓚€(gè)經(jīng)典ARM7微控制器器為內核的32位“ARM射頻SoC （ARM無(wú)線(xiàn)片上系統）， 將兩個(gè)ARM7 32位微處理器，384K閃存，224k SRAM多種外圍電路，A/D，RT