具有自適應通信能力的無線傳感網節點設計

協議控制模塊為主運行模塊，根據約定的流程實現硬件電路的調用控制、參數更改及信息處理和通信處理軟件模塊的協調調用、參數更改，使軟硬件配合實現整個系統功能。
　　信息處理模塊和探測器、調理電路及值守單片機組成信息處理單元，完成傳感信息的探測、模式識別分析、融合處理及目標報警等功能。探測器將探測到的模擬信息通過調理電路的信號放大，模數轉換后送至單片機進行預處理；單片機進行初步的處理分析，發現信號后給DSP中斷；DSP收到中斷后啟動相應的處理程序進行進一步的信號處理分析，對目標的有無及目標種類進行確切分析。分析確認目標后給協議控制模塊中斷信號，以提示報警。
　　通信處理模塊和外圍的射頻電路及相應的輔佐器件組成通信單元，包括發射和接收兩大部分。系統采用零中頻方案，將頻率較高的處理放在模擬器件中完成，可以降低AD、DA采樣頻率，減少數字運算工作量，達到節省功耗的目的。在射頻模塊中采用一次上變頻和一次下變頻的處理，可以減少系統復雜度，節省硬件體積。在收發切換上采用電子開關進行時分雙工，收時不發，發時不收，可以有效減小系統體積，且和協議配合實現通信功能時可節省功耗。射頻的頻率合成器可對收發頻率進行設置，實現多個頻點的信息收發。需要注意的是，由于該系統前端濾波處理抑制度不夠，故可能存在較多的大信號干擾，這對AD器件的轉換精度提出了較高的要求，同時為達到較好的效果，需要在DSP內進行數字濾波。DSP可對AGC和VCO進行控制，實現對信號幅度及本地載波頻率相位的調整。
　　系統將整個時間段劃分為目標探測時間段、發射時間段和接收時間段。各個節點處于發射和接收態的時間不同，具體時間根據協議約定結果進行設置。通常，處于信息中轉的節點在其他節點處于發射態時需處于接收態，且大多數時間處于接收態，同時可以根據系統布設的密度和需要進行接收及發射的時間設置。
　　各個節點收發時間的交錯可減少系統沖突的概率。設傳感網中8個節點均與Sink節點通信，則Sink節點和其他節點的狀態設置如圖2所示。

當Sink節點處于發射態時，所有節點均處于接收態；反之，當所有節點處于發射態時，Sink節點處于接收態。根據系統設定，將節點劃分為不同的簇，不同簇間節點的發射時間可以互相交錯，其提前或滯后時間為一個常見信息幀的發送時間。這樣在一簇節點僅有一個信息上傳時，基本可以實現時分，從而減少信息沖突。
　　系統工作狀態如圖3所示。

系統開機后，首先進入協議控制態，協議控制態根據約定流程進行狀態轉換，并將單片機探測目標中斷優先級設置到最高，一旦該中斷觸發，即通過硬件DMA將數據信號送入RAM中存儲，等待處理。當發射時間片到時，協議控制模塊檢測是否有信號待發送。如無，則進入休眠態；如有，則進入發射狀態，發射完畢后返回協議控制態；如仍處于發射時間段，協議控制模塊控制轉入休眠態。當接收時間片到，系統進入接收態，隨時進行信號的接收，直至接收時間片結束為止。當進入目標探測時間片時，對存儲的數據進行處理，分析是否存在信號，并將分析結果上報給協議控制模塊。