基于Nios II/s的 通用無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的設計

　　2.2  24位并行模/數轉換芯片AD7787

　　AD7787是ADI公司推出的適用于低頻測量的低功耗、低噪聲、雙通道、24位Σ一△模數轉換器。它利用片內時(shí)鐘電路工作，因而無(wú)需用戶(hù)提供時(shí)鐘源。AD7787的數據輸出速率可由軟件設置，這一特性使其轉換速率可在9．5Hz～120Hz之間變化。該芯片采用l0腳MSOP封裝（圖三），非常適合用于需要高分辨率、低功耗的便攜式儀器、溫度測量、傳感器測量、稱(chēng)重儀等。

　　AD7787的主要特點(diǎn)如下：
    ●可在2．5、，～5．25V電壓范圍內工作。正常模式下的最大工作電流為75ttA，掉電模式下為l A；09．5Hz轉換速率下的RMS噪聲為1．1 V；
    ●22位有效分辨率時(shí)的峰峰值分辨率為l9．5位；
    ● 內部非線(xiàn)性度：3．5ppm；
    ●具有50Hz和60Hz同步抑制功能；
    ●具有內部時(shí)鐘振蕩器和VDD監控通道；
    ●內含軌至軌輸入緩沖器；
    ● 帶有三線(xiàn)制串行接El，與SPI、QSPI、MI．CROWIRE及DSP兼容；
    ●工作溫度范圍為一40～+105℃。

　　AD7787內部（圖四）集成了一個(gè)Σ一△調制器、一個(gè)緩沖器和一個(gè)片內數字濾波器。數字濾波器的主要功能是提供正常模式抑制。在16．6Hz默認轉換速率條件下，它能提供50Hz和60Hz的同步抑制。AD7787采用內部時(shí)鐘電路工作，因而無(wú)需外接時(shí)鐘源。時(shí)鐘頻率以2、4、8因子分頻后應用于調制器和濾波器，從而可降低芯片的功耗。當采用5V單電源供電、緩沖器使能且時(shí)鐘以最大速率工作時(shí)，AD7787的功耗電流最大僅為160uA。

　　2.3 射頻芯片cc2510

　　CC2510是Chipcon公司推出的一款2.4GHz射頻芯片, 該器件成本低，包含UHF RF收發(fā)器和高性能低功耗8051微控制器，集成了32 KB在系統可編程Flash和外設內嵌4 KBSHAM。CC2510功能強大，擁有128位AES安全協(xié)處理器和DMA功能；系統時(shí)鐘是16MHz片內RC振蕩器或26 MHz晶體振蕩器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘采用低功耗32.768 kHz晶體振蕩器或內部34 kHz RC振蕩器；具有高靈敏度(10 kb/s下為-100 dBm)和較高的接收靈敏度和阻塞功能，支持2-FSK,GFSK和MSK等調制方式；支持數字RSSI/LQI，工作電壓2.0 V~3.6V；具有21個(gè)通用I/O接口、兩個(gè)UART/SPI接口和可編程看門(mén)狗計時(shí)器，片內有1個(gè)16位定時(shí)器和3個(gè)8 位定時(shí)器，真正的隨機號碼發(fā)生器，支持硬件調試，有兩個(gè)數據指針。

　　3．設計思想

　　3.1 節點(diǎn)的定位

　　在普通的IP網(wǎng)絡(luò )中，IP地址都是直接分配給每個(gè)接入網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)，IP地址分配采用手動(dòng)分配或動(dòng)態(tài)分配(比如：DHCP)。在一個(gè)大范圍的傳感器網(wǎng)絡(luò )中，采用手動(dòng)分配IP的方法顯然不可行，而采用動(dòng)態(tài)分配IP的方法在通信方面開(kāi)銷(xiāo)又太大[6] ，同時(shí)文獻[6]給出了一種三維基于笛卡爾坐標系的IP分配方法，但本身實(shí)行起來(lái)不好操作，而且由于無(wú)線(xiàn)電波距離有限，精度不是很理想。本文設計了一種全新的IP地址三維的分配方法，節點(diǎn)用球坐標表示，通過(guò)三角定位法[8]將匯聚節點(diǎn)（一個(gè)主匯聚節點(diǎn)與一個(gè)輔助匯聚節點(diǎn)）和目標均看作三維空間的點(diǎn)，那么由方位角、俯仰角可以確定一條源自匯聚節點(diǎn)經(jīng)過(guò)目標的視線(xiàn)(1ine of sight，LOS)，計算出與主匯聚節點(diǎn)與匯聚點(diǎn)之間的距離（圖五）按照IP:(127.r.ρ.θ)就可以唯一節點(diǎn)了。

　　此處涉及了一個(gè)轉換問(wèn)題，將θ的0°--360°轉換為0-255，即將360°劃分為256等份，以次近似來(lái)確定位置，而ρ的0——180轉換為0——255，即將180°分為256等份，其范圍為0—255.設匯聚節點(diǎn)的有效傳輸距離為 r，在此把0—r劃分為256等份，即精確度大到了r/256。所以IP空間為127.0.0.0——127.255.255.255 可以有2^24個(gè)節點(diǎn),充分利用處理器2GB的尋址空間，大大的提高了可以容納節點(diǎn)的數量。

　　3.2 節點(diǎn)的供能

　　由于在無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )中傳感器節點(diǎn)數目往往比較龐大，且分布廣，環(huán)境復雜，若由人工定期為節點(diǎn)更換電池不僅會(huì )消耗巨大的人力無(wú)力，在有些工程實(shí)踐環(huán)境下甚至是不可實(shí)現的。本項目擬用太陽(yáng)能與電池共同來(lái)提供電源。所采用的太陽(yáng)能電池采用光—電直接轉換方式。