總線(xiàn)分析儀在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的CAN總線(xiàn)互聯(lián)開(kāi)發(fā)中的應用

　　裝甲車(chē)輛狀態(tài)信息采集系統的信息采集單元通常采用CAN總線(xiàn)連接，某些情況下，車(chē)輛上裝和下裝之間的旋轉連接器由于沒(méi)有連線(xiàn)空間，需要無(wú)線(xiàn)通信模塊為上裝和下裝的CAN總線(xiàn)提供一個(gè)透明的無(wú)線(xiàn)通道。本文基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )給出一種無(wú)線(xiàn)通道的設計，主要包括CAN總線(xiàn)無(wú)線(xiàn)接入控制模塊電路設計以及無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)的通信協(xié)議設計等內容。

　　2 電路設計

　　以無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )為基礎的CAN總線(xiàn)擴展系統總體結構如圖1所示，其主要由兩塊CAN總線(xiàn)無(wú)線(xiàn)接入控制模塊構成，每個(gè)模塊的組成及各部分的作用是：無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)的微控制器及存儲器模塊，接收對端無(wú)線(xiàn)接人控制模塊傳來(lái)的數據并存儲，然后將數據交CAN控制器待發(fā)，同時(shí)接收CAN控制器傳來(lái)的數據并通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò )將數據發(fā)送到對端無(wú)線(xiàn)接入控制模塊；CAN控制器采用SJA1000，運行CAN協(xié)議，為傳感器網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)提供CAN總線(xiàn)服務(wù)；收發(fā)器采用TJA1050作為CAN控制器與物理媒體的物理接口，為CAN控制器提供比特流服務(wù)。

　　3 無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)

　　3.1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件結構

　　圖2所示為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的硬件，包括傳感器模塊、微處理器模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊等三個(gè)功能部分。GAINTS系列節點(diǎn)使用AT-MEGA128單片機作為控制器和處理核心，無(wú)線(xiàn)通信模塊核心采用工作在433

　　MHz的單芯片低電壓CC1000收發(fā)器，該射頻芯片具有工作電壓低（2.1～3.6V均可工作）、能耗低、體積小等非常適合于集成的特點(diǎn)。它采用FSK調制方式，外部采用SPI的接口，可以和微控制器直接相聯(lián)。CC1000使用頻率為14.745

　　MHz的晶振作為驅動(dòng)，在該驅動(dòng)下面CC1000可以提供的最大數據傳輸率為19.2KB／s，也就是說(shuō)每ms不到3個(gè)字節，這個(gè)數據對MAC層的協(xié)議是很有用的，在設置ACK等待時(shí)間和RTS-CTS等待時(shí)間的時(shí)候需要考慮這些參數。

　　3.2 通信協(xié)議設計

　　本文基于TinyOS底層通信接口進(jìn)行通信協(xié)議設計。對TinyOS編程采用的是nesC語(yǔ)言，這是一種類(lèi)似C的語(yǔ)言，是對C的擴展，也是結構化的語(yǔ)言，是基于組件式的編程，模塊化的設計。nesC組件有兩種：Module（模塊）和Configuration（連接配置文件）。Module在模塊中主要實(shí)現代碼的編制，可以使用和提供接口，在它的實(shí)現部分必須對提供接口里的command和使用接口里的event進(jìn)行實(shí)現。

　　TinyOS是基于一種組件架構方式的開(kāi)源的嵌入式操作系統，一個(gè)應用程序可以通過(guò)連接配置文件（a wiring specification）將各種組件連接起來(lái)，以完成它所需要的功能。TinyOS的應用程序都是基于事件驅動(dòng)模式的，采用事件觸發(fā)去喚醒傳感器工作。tasks一般用在對于時(shí)間要求不是很高的應用中，且tasks之間是平等的，即在執行時(shí)是按先后順序，一般為了減少tasks的運行時(shí)間，要求每一個(gè)task都很短小，能夠使系統的負擔較輕；events一般用在對于時(shí)間要求很?chē)栏竦膽弥?，而且它可以?xún)?yōu)先于tasks和其他events執行，可以被一個(gè)操作完成或是來(lái)自外部環(huán)境的事件觸發(fā)，在TinyOS中一般由硬件中斷處理來(lái)驅動(dòng)事件。在TinyOS中由于tasks之間不能互相占先執行，所以TinyOS沒(méi)有提供任何阻塞操作，為了讓一個(gè)耗時(shí)較長(cháng)的操作盡快完成，一般都是將對這個(gè)操作的需求及其完成分開(kāi)來(lái)實(shí)現，以便獲得較高的執行效率。由于在Tiny-OS中沒(méi)有進(jìn)程管理的概念，它對任務(wù)是按簡(jiǎn)單的FIFO隊列進(jìn)行處理的，對資源采取預先分配，且這個(gè)隊列里最多只能有7個(gè)未解決的任務(wù)。我們設計時(shí)，主要處理三類(lèi)事件，即串口接收數據事件、無(wú)線(xiàn)接收數據事件和定時(shí)器事件。