无线传感网硬件平台设计分析.ppt

无线传感网硬件平台设计;无线传感网络硬件设计;;1 无线传感器网络硬件节点设计技术概述;三、 节点基本构架 ;2 中央处理模块 一、功能概述 （1）接收来自各类型传感器的测量数据，完成数据处理，交由无线通信模块发送。 （2）读取无线通信模块接收到的数据和控制信息，进行数据处理并实现对其它模块的控制。 （3）实现无线传感器网络中的各种算法和协议，如MAC协议、路由协议、定位算法等。 二、设计需求 （1） 体积尽量小 （2） 集成度尽量高 （3） 要有足够的外部通用I/O端口和通信接口 （4） 成本尽量低 （5) 低功耗且支持睡眠模式 （6）运行速度要尽量快;三、时钟系统 1、时钟系统概述 时钟系统是无线传感器网络节点中的重要组成部分，同节点的工作频率直接相关，并贯穿于传感数据转换、信息交互及程序烧写等多个过程。 2、典型无线传感器网络节点时钟系统组成部分 CPU核心时钟。CPU核心时钟与操作微处理器内核的子系统（如通用工作寄存器文件、状态寄存器及保存堆栈指针的数据存储器）相连。 I/O时钟。I/O时钟用于主要的I/O模块（如定时器/计数器、SPI和USART）。 Flash时钟。Flash时钟控制Flash接口操作。这个时钟通常与CPU核心时钟同步。 异步定时器时钟。异步定时器时钟允许异步定时器/计数器直接由外部32?kHz时钟晶体驱动，使得此定时器/计数器即使在睡眠模式下仍然可以为系统提供一个实时时钟。 ADC时钟。ADC具有专门的时钟，这样可以在ADC工作时停止CPU和I/O时钟以降低数字电路产生的噪声，从而提高ADC转换精度 ;四、模数转换模块 节点内部一般都集成了模数转换部件。以Mica2节点为例，其内部集成了一个10位的逐次逼近型的ADC。ADC与一个8通道的模拟多路复用器连接，能对来自端口的8路单端输入电压进行采样。 五、典型的中央处理模块 当前的无线传感器网络节点中使用较多的处理器有ATMEL公司的AVR系列单片机，而TI公司的MSP430超低功耗系列处理器，不仅功能完整、集成度高，而且能够根据存储容量的多少提供多种引脚兼容，使开发者很容易根据应用对象平滑升级系统。在新一代无线传??器节点Telos中使用的就是这种处理器。 作为2000年以来32位嵌入式处理器市场中红极一时的嵌入式ARM处理器，极有可能成为下一代无线传感器网络节点设计的考虑对象。;3 高频无线通信模块 一、工作状态 无线传感器网络的高频无线通信模块包括发送、接收、空闲、睡眠4种工作状态，其中，空闲状态时需要节点监听无线信道，检查信道中是否有自己要接收的数据；在睡眠状态时则需要关闭无线通信模块。 图 无线传感器网络节点各部分能耗 ;二、无线传感器网络节点通信芯片的选择 随着集成电路技术的飞速发展，无线通信芯片的体积越来越小，价格也越来越低，这也更符合了无线传感器网络微型化和低成本的要求。所以，在无线通信芯片的选择中就要更加关注于芯片的性能，包括载波频段、工作电压、传输距离等。 ;4 传感模块 无线传感器网络节点传感模块; ;6 节点外围功能模块 一、串行Flash模块 无线传感器网络节点的处理器模块内部一般都有一定容量的存储空间。 典型传器网络节点外部存储模块原理图如10-20所示。 ;二、信号指示和报警部件 无线传感器网络中的信号指示和报警部件主要是指其亮灯电路和蜂鸣电路。亮灯电路用来指示节点的工作状态，并可实现部分传感信息的通告（如火灾报警、温度超标报警等）。另外，报警部件也可实现信息通告和事件报警。;三、外部接口 标准接口 无线传感器网络节点要想得到广泛的应用，就必须拥有完整、通用的标准接口，以便于节点及网络功能的扩展。这里仍以Mica2节点 为例，该节点拥有一个51针的通用标准I/O接口，主要用于传感面板和节点的连接与信息交互。电路原理图如图10-22所示，其实物图如图10-23所示。 ;7 典型无线传感器网络节点 （1）Smart dust 主要特点