基于TinyOS的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )構建

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是由大量低廉的微型傳感器節點(diǎn)組成的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，是目前國際上無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，應用前景非常好;而TinyOS是美國的伯克利大學(xué)開(kāi)發(fā)的，為嵌入式無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )而設計的源碼開(kāi)放的操作系統，它運行在每個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)上，是其他上層應用和協(xié)議運行的前提。本設計以nRF24E1無(wú)線(xiàn)通信模塊為核心，基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )操作系統TinyOS，使用模塊化設計思路，實(shí)現了一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。

　　1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )設計

　　1.1 系統構成概述

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )由三類(lèi)節點(diǎn)構成：一般采集所需要的信息無(wú)線(xiàn)終端節點(diǎn);收集一般節點(diǎn)中的數據并進(jìn)行存儲、處理、上傳的無(wú)線(xiàn)路由器節點(diǎn);無(wú)線(xiàn)服務(wù)節點(diǎn)實(shí)現無(wú)線(xiàn)路由器節點(diǎn)處理中心并充當網(wǎng)關(guān)與其他外部網(wǎng)絡(luò )的連接。三類(lèi)節點(diǎn)的硬件構成基本相同，每個(gè)傳感器節點(diǎn)具有數據采集、簡(jiǎn)單的數據處理、短距離無(wú)線(xiàn)通信和自組網(wǎng)能力。

　　1.2總體設計框圖

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中三種節點(diǎn)硬件平臺的構建基本相同，其基本節點(diǎn)構成框圖如圖1所示。無(wú)線(xiàn)終端節點(diǎn)可去除顯示模塊、串口通信模塊和聲光報警單元，以節約節點(diǎn)的電能。

　　主控制部分裝載傳感器網(wǎng)絡(luò )操作系統，實(shí)現對各個(gè)模塊的驅動(dòng)，并對各個(gè)模塊的數據進(jìn)行處理;電源模塊為系統供電;無(wú)線(xiàn)通信模塊實(shí)現數據的無(wú)線(xiàn)傳輸功能;串行通信模塊可用于與上位機進(jìn)行通信，也可用于進(jìn)行系統配置;傳感器模塊利用傳感器采集數據，并進(jìn)行數模轉換后交由主控制器處理;數據存儲模塊用于臨時(shí)或永久存儲系統數據備查。

　　2 系統的硬件實(shí)現

　　對于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )硬件平臺的搭建，國內外很多學(xué)者提出，用MSP430或AT89C2051作為主控制器，結合無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊來(lái)實(shí)現。國內中科院杭州計算機所研制的gainz節點(diǎn)采用ATmega128處理器，再結合射頻收發(fā)芯片來(lái)實(shí)現，這樣做難以真正做到微型網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，且成本難以控制。美國的伯克利大學(xué)研制的產(chǎn)品Mica2Dot節點(diǎn)采用自己設計的ASIC來(lái)實(shí)現，這需要足夠的技術(shù)力量和資金。本系統以nRF24E1無(wú)線(xiàn)通信模塊為核心。nRF24E1是一顆集成高速2.4 GHz無(wú)線(xiàn)收發(fā)內核的增強型51單片機，可實(shí)現51單片機的所有功能。這是一顆高性能單片機內核的高速1 Mbps單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片，所有高頻元件(包括電感振蕩器等)已經(jīng)全部集成在芯片內部，使得產(chǎn)品一致性良好、性能穩定且不受外界影響;可跳頻，點(diǎn)對多點(diǎn)通信及無(wú)線(xiàn)檢錯，所有功能均在一個(gè)6 mm