基于ZigBee技术的测温无线传感网络平台设计

　　1 引言

　　无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSNs)被广泛应用于环境探测、天气预报、安全、监控，以及分布式计算和目标区域成像等领域，在军事、医疗和民用等方面的应用具有深 远意义。一个典型的无线传感器网络包括传感器节点、汇聚节点(Sinknode)、处理中心和外部网络。大量传感器节点随即部署在感知区域(Sensor node)内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点将采集到的数据传输到网关，网关接受管理中心和用户从因特网网上发送的各种控制命令，并将 控制命令发往执行机构执行。

　　无线技术的发展催生了各种各样的新应用。在无线传感器网络中应用较多的是ZigBee技术。ZigBee是一种低功耗、低速率、近距离的无线通 信技术，其物理层和数据链路层由IEEE802.11.15.4定义，网络层和应用层由ZigBee联盟定义，完整的协议栈最大只有32kB，可以嵌入到 各种设备中。以上特点决定了ZigBee技术非常适合应用在无线传感器网络当中。

　　2 测温传感网络平台设计

　　2.1 无线测温网络平台设计思想

　　建立温度测量无线传感平台的目标是：采集所需区域的温度数据，传输给上位机进行分析和执行相应的动作。通过ZigBee无线传输子平台采集温度 数据，然后通过网关与上位机的以太网络，使局域网内的上位机可以共享不同区域的温度数据，以便更合理的分析数据和进行控制。其原理图如图1所示。

　　图1中所示的系统子平台由一个网关和区域中若干个节点组成。这些节点中有一个全功能节点与网关相连，其它的都是半功能节点。全功能节点和半功能 节点的主要区别在代码的长度，全功能节点需要32kB代码，半功能节点需要4kB代码。半功能节点只有测量和传输数据的功能，这样可以降低功耗，延长节点 的持续工作时间。其结构原理图如图2所示。

　　2.2 平台硬件设计

　　2.2.1 节点硬件设计

　　无线传感器网络节点一般由传感器模块、数据处理模块、数据传输模块和电源管理模块4部分组成。传感器模块负责采集监视区域的信息并完成数据转 换;数据处理模块负责控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理以及任务管理等;数据通信模块负责与其他节点进行无线通信，交换控制消息和收 发采集数据;电源管理模块负责整个节点的电源提供。图3所示，节点系统主要由以下几个部分组成。

　　(1)处理器芯片

　　CC2430芯片是TI公司生产的一款符合ZigBee技术的2.4GHz射频系统单芯片，适用于各种ZigBee技术的网络节点，包括协调器、路由器和终端设备。这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHz波段应用对低成本、低功耗的要求。