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無線傳感器網(wǎng)�(luò)技�(shù)
閱讀�5980時間�2011-01-17 15:44:21

  在無�傳感��(wǎng)�(luò)�,MAC(Medium Access Control)�(xié)議決定無線信道的使用方式� 在傳感器節(jié)點之間分配有限的無線通信資源� 對傳感器�(wǎng)�(luò)的性能有較大影�� 是保證無線傳感器�(wǎng)�(luò)低功耗工作的�(guān)鍵網(wǎng)�(luò)�(xié)議之一。人體生理參�(shù)采集�(yīng)用中� 傳感器節(jié)點周期性采集數(shù)�(jù)� 供電常采用小型紐�電池� 而中心節(jié)點一般供電充�� 所以采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Avoidance) 控制�(xié)�。中心節(jié)點不�(guān)�射頻模塊� 持續(xù)接收。傳感器節(jié)點定時采�、發(fā)送數(shù)�(jù)� 在需要發(fā)送數(shù)�(jù)時打�射頻模塊� 首先對信道進行偵聽� 若信道被占用� 則退避一段隨機時間后再繼�(xù)偵聽� 若此時信道沒有被占用� 則發(fā)送數(shù)�(jù)� 得到確認后關(guān)閉射頻模�,MCU 進入睡眠模式,等待下一次定時觸�(fā)�

�(fā)�

  以有線或無線方式將傳感器采集到的�(shù)�(jù)傳送到終端進行處理。在使用中有線傳�?shù)姆绞接袝r會受到限�� 所以有必要研究采用無線方式傳輸�(shù)�(jù)的方�。如在服裝舒適�*價應(yīng)用中� 主要方法有: 在真實環(huán)境下對人體表溫濕度的測量� 在模擬環(huán)�( 人工氣候室) 下對真人或假人體表溫濕度的測量, 根據(jù)測量值給出主客觀*�。在進行真實�(huán)境下人體穿著動態(tài)實驗時, 無線�(shù)�(jù)采集傳輸方式會帶來很大方�。無線傳感器�(wǎng)�(luò)技�(shù)�(fā)展迅�� 將這一技�(shù)�(yīng)用于人體生理參數(shù)采集在國�(nèi)已有相關(guān)�(yīng)�� 如參考文獻[2] 提出基于Zigbee 技�(shù)的無線傳感器�(wǎng)�(luò)在遠程家庭監(jiān)護中的應(yīng)�� 參考文獻[3] 提出了無線傳感器技�(shù)在醫(yī)療監(jiān)護中的應(yīng)�。本文將�(jié)合具體應(yīng)用, 從無線傳感器�(wǎng)�(luò)節(jié)點軟硬件平臺選擇、網(wǎng)�(luò)體系�(jié)�(gòu)、MAC 層協(xié)議、節(jié)點低功耗設(shè)計等方面分析和設(shè)計人體參�(shù)采集�

傳感器節(jié)�

  傳感器節(jié)點要求體積小、功耗低、能夠進行�(shù)�(jù)處理和無線收�(fā)� 這里采用TI/Chipcon 公司CC2430EM *估板作為無線收發(fā)模塊� 傳感器電路根�(jù)需要自行設(shè)�。CC2430 *估板的P0.1 ~P0.7 、P1.0 ~P1.7 及P2.0 ~P2.2 口線� 可與傳感器電路連接進行控制。芯片CC2430�(nèi)嵌CC2420 射頻收發(fā)器和8051 MCU� �(nèi)�12 bit �/�(shù)�(zhuǎn)換器�4 個定時器�32 kHz 晶振的休眠模式定時器� 硬件支持CSMA/CA� 供電電壓2.0 V~3.6 V� 在掉電模式下電流消耗僅0.5 μA� 可通過外部中斷�?qū)崟r時鐘喚醒。無線傳感器�(wǎng)�(luò)可以被視為由多個能�、存儲空間和處理能力有限的CPU 組成的計算機系統(tǒng)� 這些CPU相互獨立� 又協(xié)同工�。為便于軟件開發(fā)與維�� 提高軟件開發(fā)效率� 采用TinyOS 嵌入式操作系�(tǒng)。TinyOS 是一種專門為嵌入式系統(tǒng)�(shè)計的基于組件的操作系�(tǒng)� 主要�(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)�(luò)� 由nesC 語言實現(xiàn)� 它采用輕量級線程技�(shù)、主動消息通信技�(shù)、事件驅(qū)動模�、組件化編程方式。使用該操作系統(tǒng)能夠提高CPU 使用�� 在TinyOS 的調(diào)度下� 所有與通信事件相關(guān)�(lián)的任�(wù)在事件產(chǎn)生時可以迅速進行處理。在處理完畢且沒有其他事件的情況�,CPU 將進入睡眠狀�(tài)�

�(wǎng)�(luò)體系�(jié)�(gòu)

  �(wǎng)�(luò)拓撲�(jié)�(gòu)主要描述�(wǎng)�(luò)節(jié)點的連接模式。人體生理參�(shù)采集范圍�� 傳感器節(jié)點集�� 各節(jié)點間一般不需要通信。根�(jù)這些特點� 可以使用星型�(wǎng)�(luò)拓撲�(jié)�(gòu)。在星型拓撲�(jié)�(gòu)中, 每個分支節(jié)點以點到點的方式連接到中心節(jié)點上� 當在中心節(jié)點與分支節(jié)點間大量通信時, 采用星型拓撲�(jié)�(gòu)是最有效�。其�(yōu)點在于能�?qū)①Y源集中、網(wǎng)�(luò)易于管理、覆蓋范圍集中、路由算法相對簡�� 有問題的節(jié)點很容易在不影響其他節(jié)點性能的情況下被中心節(jié)點隔離掉�

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