传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位,是构成无线传感器网络的基础。本文依据传感器节点功耗低、成本低、体积小等硬件限制条件,设计了一种基于射频芯片CC2420和单片机MSP430的无线传感器网络的硬件节点。
硬件节点设计
在进行无线传感节点设计时,应考虑其具有的如下特点:微型化, 应用中的传感器节点要高度集成,保证不会对目标系统的特性造成影响,受外形尺寸限制,模块必须能够集成更多部件;低功耗,网络往往部署在无人值守的地方,节点使用电池供电,不能频繁更换电池,因此,如何节省电能是应用的首要问题;运行速度,网络对节点的实时性要求很高,要求处理器的实时处理能力要强;扩展接口,多功能的传感器产品是发展的趋势,而在前期设计中,不可能把所有的功能包括进来,这就要求系统有很强的可扩展性;可靠性, 传感器网络可以分布在很广的地域,因此,维护十分困难,传感器网络的软、硬件必须具有高鲁棒性和容错性;尽可能低的成本。
综合以上考虑,本文设计的传感器节点框图如图1所示。
图1 系统硬件结构框图
传感器节点由数据采集、数据处理、数据传输和
电源等模块组成,本方案采用了以MSP430为核心的控制模块。MSP430在低功耗方面表现出 {MOD},并且在恶劣条件下工作性能稳定。以CC2420为无线收发模块,MSP430与CC2420通过SPI方式通信,MSP430采用主模式,CC2420采用从模式。节点的传感器模块与主板分离,模块化的设计提高了节点在不同应用中的灵活性。由于本节点为电池供电,要求传感器体积小、功耗低、外围电路简单,最好采用不需要复杂信号调理电路的数字传感器。
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