無線傳感器網絡節點的硬件平臺可擴展研究

摘要：為了實現擴展節點功能、添加硬件部件時可以在現有節點上直接添加，而無需設計新的節點。無線傳感器網絡節點的分布式體系結構采用IEEE 1451．2標準中即插即用的構造方法，并給出具體_的硬件和軟件實現方法，得到了硬件平臺可擴展的結論。這樣的節點具有完全統一的外部接口和多智能體結構，并且傳感器模塊能夠即插即用，可以在不同應用環境中，選擇不同的組件自由配置系統。
關鍵詞：電子數據表；多智能體；即插即用；IEEE 1451．2

無線傳感器網絡是一種由傳感器節點構成的網絡，能夠實時地監測、感知和采集節點部署區內的觀察者感興趣的感知對象的各種信息，如光強等，并對這些信息進行處理，然后以無線的方式發送出去，通過無線網絡最終發送給觀察者，在軍事偵察、環境監測、醫療護理、智能家居及工業生產控制等領域有著廣闊的應用前景。無線傳感器網絡節點的傳統結構主要由處理器單元、無線傳輸單元、傳感器單元和電源模塊單元4部分組成。具體應用不同，傳感器節點的設計也不盡相同。節點的功能不同，主要是節點韻傳感器單元在變化，傳統的節點具有單一或較少的功能，為了感知更多的物理量，需要節點具有擴展性，來實現更多的功能，提出了無線傳感器網絡節點的分布式體系結構的設計。該設計借鑒了IEEE 1451．2標準的即插即用思想，使節點具有多智能體結構，各智能體之間用標準接口來進行通信，實現在一個節點下多個傳感器模塊共存，使節點具有多種功能；或直接更換傳感器模塊，無需新的設計，具備所需要的功能。

1 即插即用思想
IEEE 1451．2標準定義了智能變送器接口模模塊STIM(Smart Transducer Interface Module)，說明了它的硬件結構；提出了電子數據表單TEDS(Transducer Electronic Data Sheet)概念；定義了該類變送器的TEDS及其數據格式；定義了變送器與微處理器之間硬件獨立的十線數字接口TII(Transducer Intelligent Interface)及其針腳定義、通信協議。如圖1所示。

通過定義一個標準的智能傳感器接口模塊STIM、STIM和網絡適配器之間的接口TII來統一網絡化智能傳感器基本結構，通過制定電子數據表格TEDS在軟件上使不同傳感器的即插即用成為可能，而接口間數據格式和通信協議的標準化使得數據處理簡單化。IEEE 1451標準的核心之一就是TEDS，它存儲于STIM的非易失性存儲器中，它是實現傳感器模塊即插即用的基礎。TEDS由若干字節組成，可以充分描述STIM和傳感器的類型、行為和性能屬性等，提供對傳感器及執行器等模型的支持，具有自動識別傳感器或執行器的能力。當STIM插入接口時，傳感器的所有信息可以隨時得到，從而實現即插即用。