数事本与率用
一种通用型无线传感器节点架构
邓洲刘汉垒邓翠兰
(西华师范大学物理与电子信息学院四川南充637000)
通信技术
摘要：以MSP430F169芯片为控制核心设计了构建通用型无线传感器网络的传感器节点和汇聚网关。传感器节点具有很强的扩展性，提供了PC、 UART、SPI以及模权信号等四种接口类型，可以控接主流的商用传感器，完成光强、温湿度、PH值、地理位置等数据的实时采集.采集的数据以无线通信方式传至汇聚网关,进而以有线的方式传到数据中心。传感器节点和汇聚网关之间的数据和指令交换采用NRF24L01射频模块来实筑。现场测试证明传感器节点采集的数据是可靠的，能稳定地传四至汇聚网关，
关键调：无线传感网络通用架构传感器节点MSP430F169
中图分类号:TP212.9;TN929.5 1引言
文献标识码:A
无线传感器网络(WSN)具有强大的远程监测和控制功能，在工业、农业、军事、交通、安全、抢险、医疗保健、以及环境控制等领域都有广泛的应用前景量I-2。随着架构和维护成本的不断降低,对WSN的研究和应用兴趣也在目益增涨。特别是近年来，研究者设计和验证了一些应用于现代化农业、畜牧业、灾害预警、环境监控方面的无线传感器网络。但是，由于这些网络都是针对某一特定应用场景设计的，因而无论是传感器节点还是汇聚网关的硬件都具有专属性，满足不同应用需求的WSN在硬件平台，操作系统，通信协议等方面的差异是极为明显的。这种差异会使得WSN通用性差、功能扩展难目前商用传感器种类繁多、功能强大，但接口类型也较多13-5)。为使 WSN应用更多样，功能易扩展，WSN的硬件必须支持各种接口的传感器。
本文以建构开放式WSN为目标，首先设计了兼容性强、功能易扩展的WSN节点。节点利用功能强大的MSP430F169芯片为控制核心，全面支持FC，UART，SPI以及模拟输人，方便用户按需选配外接传感器，实现功能标准化扩展。其次，基于MSP430F169芯片设计了汇聚网关，通过射频通信，实现对周围WSN节点的数据收集和指令下行。这种设计易于通过上层应用软件调整网络结构、控制节点功
耗、扩展网络节点数。 2节点设计
如图1所示，通用无线传感器网络的节点由六个部分组成：传感器模块、无线通信模块、电源模块、显示模块、GPS模块以及中央控制单元。传感器模块主要是基于统一接口标准，集成多种传感器电路，采集感兴趣的特征数据，并送给中央控制单元进行处理和存储。无线通信模块将中央控制单元处理过的采集数据以无线方式上行至汇聚网关，同时也接收汇聚网关下行至节点的控制命令。显示模块用于节点功能检测时的实时显示。GPS模块提供节点的当前位置信息。电源模块提供整个节点的供电和节能管理，中央控制单元负费协调和控制其它模块的工作。
传感器模块K 显示模块
中央控制单元
电源模块
纠无线通信模块 GPS模块
图1传感器节点原理图
Fig.1 Schematic of the sensor node
收移时间：20141220
文章编号:1007-9416(2014)12-0039-02 2.1中央控制单元
中央控制单元选用TI公司的16位超低功耗MSP430F169芯片为控制核心，两个外接品振赖率分别为32.768kHz和8MHz，该芯片提供ACLK，MCLK和SMCLK三种时钟信号。为了合理使用系统电源，尽可能降低整个系统功耗，在设计时根据实际需要选择合适的系统时钟频率，并通过程序进行低频/高频设置。本设计中，无线通信模块、光强传感器模块、温湿度传感器模块以及PH值模块分别采用8MHz、32.768kHz、1MHz、0.8MHz的MCLK信号时钟。同时，该芯片的12位A/D转换口用于PH值的模数转换.定时器用于无线通信模块的收发转换驱动
2.2传感器模块
考虑到目前商用传感器的接口模式主要有IC、UART、SPI等，采集数据绝大多数以数字信号形式输出，因面在节点的传感器模块设计中采用CD4052和CD4097多路复用器对节点通信接口进行扩展和标准化17]。这两种复用器与中央控制单元MSP430F169的2个 USART和12位AD转换电路相结合，实现支持8路I'C、8路UART、4
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图2传感器模块IC和UART接口
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Fig.2 The interface of I°C and UART for the sensor node.
作者简介：邓洲(1987一),男，四川绵阳人,西华师范大学物理与电子信息学院硕士研究生,主要从事无线传感器技术研究；邓翠兰(1989一),女，
湖南郴州人,西华师范大学物理与电子信息学院硕士研究生,主要从事无线传感器技术研究;刘汉奎(1972一),男，四川眉山人,西华师范大学物理与电子信息学院教投，主要从事无线接入与光通信技术研究
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