1 硬件平台的设计
1.1 整体平台
    本文系统主要通过单片机分别控制无线发射模块和GPRS模块，通过从传感器采集数据，再经2.4 GHz频段信道传送到终端发送节点，最后通过GPRS模块将数据以短信模式发送出去。硬件结构示意图如图2所示。

1.1.1 网络节点
    微控制器MCU(Micro Control Unit)选用了MSP430F1611，它是具有超低功耗的16位单片机。在活动模式下，MSP430的功耗可以达到280 ?滋A。其次，12位带采样保持的A/D转换模块可以为传感器数据采集提供模数转换。两路串行通信口USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)可以满足通过SPI口对射频模块进行控制的同时，还可以对GPRS模块实现操作[3]。
    无线收发芯片选用了TI公司的CC2420，这款芯片兼容IEEE 802.15.4无线收发芯片，性能优良，功耗低，体积小，非常适用于无线传感器网络领域。CC2420具有完全集成的压控振荡器，只需要在外围扩充天线及16 MHz晶振等少许元件，就可以在2.4 GHz频段使用。该芯片配有SPI口，便于与微控制器连接使用。本方案选用MSP430F1611作为微控制器，对CC2420进行寄存器配置、读取状态位，以及控制收发数据等操作[4]。
    GPRS模块选用SIMCOM 300，它具有支持AT命令控制、RS232、TTL电平双模式控制等优点，十分有利于系统的应用。
    JTAG接口主要用于下载、调试程序，USB接口可实现与计算机直接通信。

1.2 硬件连接
CC2420在通信中主要使用SFD、FIFO、FIFOP和CCA 4个引脚说明通信状态。SFD引脚表明是否在接收或发送数据帧；FIFO在接收中指示接收缓冲器中是否有数据；FIFOP用于指示接收数据的上限到达或者完整地接收帧；CCA用于查看信道是否为空。
CC2420与MSP430的连接非常方便。只需要使用SFD、FIFO、FIFOP和CCA 4个引脚表示收发数据状态；而处理器通过SPI接口与CC2420交换数据、发送命令。SPI接口由CSn、SI、SO和SCLK引脚组成。处理器通过SPI接口访问CC2420内部寄存器和储存器。在访问过程中，接收来自处理器的时钟信号和片选信号，并在处理器的控制下执行输入/输出操作。在本方案设计中，MSP430处于主模式，CC2420处于从模式。
MSP430与SIM300的硬件连接通过RX、TX和GND三线连接。处理器用USART0串行通信口通过此三线运用异步通信模式向GPRS模块写入AT命令，以达到控制其发送短信的目的。具体硬件连接图如图4所示。

传感器与单片机的连接通过将传感器的输出端连接到单片机上相应的模数转换通道接口。

2 软件设计

系统主要通过TI公司提供的编译器IAR Embedded Workbench 430 4.21进行编程，通过对SPI口、ADC口、定时器以及CC2420的配置，完成一系列数据收发。本文将以点对点通信为例，将系统程序分为数据发送模块和数据接收模块予以介绍。

2.1 数据发送模块

本模块主要负责控制传感器定时采集数据，并通过模数转换将采集到的电信号转换为数据，最后通过设置CC2420将数据通过2.4 GHz信道发送出去。

程序首先对单片机的各个需要模块进行初始化，再通过SPI串口对CC2420进行配置寄存器以及设置源地址、目的地址等。初始化完成后，单片机进入低功耗模式等待定时中断到来。通过软件设置，可以设定采集数据周期。当采集数据数目达到预定值后，将按预先规定格式将所采集数据、目的地址等依次写入发送缓冲器，然后发送出去。按照自定义协议，若数据成功接收，发送端将会接收到确认帧。具体发送流程如图 5所示。