無線傳感器網絡系統的設計

　　首先，我們現需要進行一些知識準備，對無線傳感器網絡需要的技術和知識，進行準備，雖然可能我們已經熟悉單片機和相關軟件開發技術，但是無線收發器和無線SoC(無線單片機)還是有獨特的地方，而且IEEE802.15.4和ZigBee協議棧等，也是具有一定難度的知識領域；好在目前在無線傳感器網絡和無線單片機方面，已經有大量的技術書籍可供參考，圖四是一些無線傳感器相關技術書籍，對入門無線傳感器網絡可能開卷有益；

圖四 無線傳感器網絡相關部分技術書籍

其次，我們仍然需要一套容易使用的無線傳感器網絡（WSN）開發系統，這是因為：

3.1我們需要一套完整的軟件編譯開發平臺，包括IAR和KEIL的編譯調試環境，在線仿真器等必要的開發工具；

3.2我們進入無線傳感器系統設計的難度重心，是盡快掌握無線傳感器網絡協議棧軟件使用，同時盡快進入相關應用軟件開發，所以我們需要一套已經完成高頻測試的無線節點，網關，路由器和無線模塊來進行硬件評估和運行我們的嵌入式應用軟件和協議棧軟件；

3.3我們需要相關溫度，壓力，加速度，光線，濕度等傳感器接口到這個系統，方便我們系統設計；

3.4我們在進入一個陌生的技術領域時，往往會有很多的困難，我們需要相應的技術支持和知識支持；

　　目前，很多國內企業，都已經推出了各種無線傳感器網絡開發工具，圖五是國內企業成都無線龍通訊科技公司的一種最新的，支持美國德州儀器TI CC2520無線收發器和TI ZIGBEE 2007/PRO協議棧的無線傳感器網絡（WSN）開發系統的新產品，包括在線仿真器，PC GUI網絡監視控制軟件，相關源代碼無線傳感器網絡示范代碼包裝等，是快速進入無線傳感器網絡系統設計的可選擇國產工具之一；

圖五 無線傳感器網絡開發系統

四，設計無線傳感器系統具體過程

　　當我們完成了上述的知識準備和相關開發工具準備后，我們就可以開始一個無線傳感器設計過程了，下面，我們以一個家庭節能無線傳感器網絡系統為實例，看看一個無線傳感器網絡的實際過程；

　　家庭節能系統框圖如圖六所示：

圖六，采用ZIGBEE網絡技術的家庭節能系統

從圖我們看出，家庭中的電器，包括空調，洗衣機，冰箱等，構成一個典型的無線傳感器網絡，通過能源管理網關和安裝在戶外的無線轉發路由器，實時傳輸到能源公司電腦化管理網絡和數據庫，實現對家庭能源的管理；

　　設計任務包括設計嵌入到家電內部的無線傳感器網絡單元（無線節點），家庭無線顯示單元和家庭能源控制單元（無線節點或者無線路由器），能源管理網關（無線網關）等；

　　首先，我們采用無線龍WSN無線傳感器開發系統平臺提供的多個無線SoC模塊（內含CC2430等無線單片機），下載TI ZIGBEE 協議棧和聰明能源相關代碼，進行無線通訊效果，可靠性評估，該軟件包是有TI公司免費提供的（經過無線龍工程師的實際測試和評估），可以免費用于技術開發；圖七是軟件結構：

圖七, ZIGBEE 聰明能源軟件包

使用強大的KEIL和IAR編譯開發環境，在線仿真器等調試工具，完全開源的ZIGBEE協議棧軟件，應該可以很快完成無線節點和路由器，網關的性能評估，通訊可靠性評估和ZIGBEE無線通訊代碼開發；

　　然后，我們可以仍然直接使用這些無線SoC的模塊，添加我們的應用設計，例如LED和LCD顯示部分，可以顯示實時的電費是多少，家里有沒有能源浪費等；同時，設計相關我們需要的控制電路，如開關控制，電機控制，以在需要時，對空調器等電器，進行節能控制；

　　由于在無線龍提供的開發工具中，有一套網絡協議分析監視儀，我們可以在測試過程中，清楚的監視到各種在空氣中的傳輸的無線包裝內容，從而很快確定我們的無線通訊軟件代碼是否正確；

　　由于使用現成的高頻模塊，我們避免了在入門時，涉及高頻技術的困難，而是將主要精力集中到最主要的方向，我們的應用代碼和我們的應用需要的硬件設計，這樣就大大加快了系統產品化的進度；對于客戶訂單中，產品最后使用的無線模塊，我們可以容易的找到OEM專業廠家來生產完成；

　　如果一切順利，3－4個星期，這個ZIGBEE家庭節能系統，有希望完成。