由MSP430和CC1100構成的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )

1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )結構

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )系統通常包括若干傳感器終端節點(diǎn)、一個(gè)Sink節點(diǎn)和一套后臺監控軟件。其中，傳感器終端節點(diǎn)具有本地數據采集傳輸和轉發(fā)鄰節點(diǎn)數據的雙重功能，可以在后臺管理軟件和Sink節點(diǎn)的控制下采集數據，并將數據經(jīng)過(guò)多跳路由傳輸到Sink節點(diǎn)；Sink匯聚節點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò )的中心，具有協(xié)調器和網(wǎng)關(guān)的作用，負責網(wǎng)絡(luò )的配置、管理和數據的匯集，并負責與用戶(hù)PC機后臺管理軟件的通信。

2 系統硬件設計

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )終端節點(diǎn)的硬件一般包括處理單元、無(wú)線(xiàn)傳輸單元、傳感采集單元和電源供應單元。其中，處理單元負責控制傳感器節點(diǎn)的操作以及數據的存儲和處理；傳感采集單元負責監測區域內信息的采集；無(wú)線(xiàn)傳輸單元負責節點(diǎn)間的無(wú)線(xiàn)通信；電源供應單元負責為節點(diǎn)供電。Sink節點(diǎn)功能更多，除包含上述功能單元以外，還包含與后臺監控通信的接口單元。本文用串口作為Sink節點(diǎn)與后臺監控軟件的通信接口。

　　本設計中處理單元采用了TI公司的16位低功耗單片機MSP430F1611，無(wú)線(xiàn)傳輸單元采用低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊CC1100，傳感采集單元采用溫濕度傳感器DHT90，電源模塊采用兩節普通7號電池。此外，考慮到很多數據具有時(shí)間相關(guān)性，本設計還加入了實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1337構成的時(shí)間控制單元。

2.1 處理單元

　　MSP430F1611突出的特點(diǎn)是可以實(shí)現極低的功耗。它有5種可編程的工作模式，其中活動(dòng)模式下工作電流僅需280μA，LPM4模式下僅需0.1 μA。MSP30F1611內部具有44 KB的Flash存儲器和10 KB的RAM，以及豐富的外設。本文中，MSP430F1611使用I2C接口連接RTC，SPI接口連接無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，UART接口連接串口通信單元。

2.2 無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元

　　無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元選用Chipcon公司的CC1100射頻芯片。該芯片體積小，功耗低，數據速率支持1.2～500 kbps的可編程控制，可以工作在915 MHz、868 MHz、433MHz、315 MHz四個(gè)波段，在所有頻段提供-30～10 dBm輸出功率。本文中CC1100工作在433 MHz的頻率上，采用FSK調制方式，數據速率為100 kbps，信道間隔為200kHz。

　　CC1100與單片機采用SPI接口連接，原理圖如圖4所示。SPI總線(xiàn)接口技術(shù)是一種高速、高效率的串行接口技術(shù)，主要用于擴展外設和進(jìn)行數據交換。MSP430上SPI接口的詳細介紹和實(shí)現方式請參考文獻[2]。

下面是利用SPI與MSP430F1611通信的示例代碼。

(1) 往CC1100指定寄存器寫(xiě)入一個(gè)數值

(2) 讀單個(gè)寄存器值