基于GAINZ硬件平臺的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點軟件設(shè)計.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)的快速進步，能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知、采集和處理各種監(jiān)測對象信息的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，憑借其可觀的實用價值和廣闊的應(yīng)用前景，成為當今世界最受關(guān)注的前沿科技研究熱點之一。傳感器節(jié)點的軟硬件設(shè)計是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的重要組成部分。由ATmega128L和CC2420等主要芯片構(gòu)成的GAINZ開發(fā)板提供了低成本的硬件平臺；IEEE802.15.4標準定義了物理層和MAC（MediaA

2、ccessControl）層，為傳感器節(jié)點的底層軟件設(shè)計提供了參考。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一大特點是其應(yīng)用的多樣性，因此傳感器節(jié)點的軟件設(shè)計需要基于具體應(yīng)用選用網(wǎng)絡(luò)層及其上層協(xié)議。盡管有很多研究機構(gòu)通過理論分析和仿真來判斷和比較上層協(xié)議的優(yōu)劣，但是真實環(huán)境下的觀測試驗在結(jié)果的可信度方面具有網(wǎng)絡(luò)仿真方法無可比擬的優(yōu)勢。為了搭建一個可以實際組網(wǎng)觀測性能的實驗環(huán)境，很多致力于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上層協(xié)議研究的科研人員不得不在傳感器節(jié)點物理層和M

3、AC層的軟件設(shè)計上消耗大量精力。考慮到這樣的實際問題，本文通過模塊化分割傳感器節(jié)點基本功能的設(shè)計方法和面向過程的具體編程實現(xiàn)方案，基于IEEE802.15.4標準，實現(xiàn)傳感器節(jié)點的底層軟件設(shè)計。 本文將物理層數(shù)據(jù)采集、物理層無線收發(fā)、MAC層CSMA/CA（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance）信道接入和幀格式的設(shè)計作為傳感器節(jié)點必須具備的基本功能，給出了各基本功能模塊

4、的設(shè)計思路及其實現(xiàn)的具體步驟。基于此設(shè)計，多個普通傳感器節(jié)點可以將采集到的數(shù)據(jù)通過無線信道傳送到匯聚節(jié)點，組成一個星型拓撲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。為了在PC（PersonalComputer）查看匯聚節(jié)點的工作狀況，本文設(shè)計了一個可在Windows系統(tǒng)下運行的任務(wù)監(jiān)測工具，方便地將匯聚節(jié)點收到的數(shù)據(jù)包顯示在友好的人機交互界面上。使用串行線連接GAINZ平臺和PC上的串行通信接口，用戶可以通過該工具實時觀察匯聚節(jié)點收到的每個數(shù)據(jù)包的地址信息、序