基于無線傳感器網絡的溫室環境監控系統研究
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(2)微處理器模塊。采用集成在CC2431內部的8051 CPU。集成的CPU有4種不同的內存空間：代碼區、數據區、擴展數據區和特殊功能寄存器區，不同的內存空間有利于代碼和數據的分離，提高CPU對內存的訪問速度。
(3)無線通信模塊
①傳感器網絡節點在通信時消耗了大量的能量，選擇一款低功耗的無線通信芯片將有效地降低通信模塊的能量消耗。CC2431是一款符合ZigBee標準的低功耗通信芯片，具有快速喚醒和搜索外部設備功能，可以使節點更多地處于休眠狀態而節約功耗，而且其信道頻率和功耗等參數可以靈活設置。CC2431通信模塊的天線考慮到無線傳感器網絡通信質量的要求，采用單極性天線，單極性天線在差分輸出與天線之間要求使用“平衡-不平衡變壓器”。
②無線傳感器網絡節點電源為電池供電系統，選用的電池為手機專用鋰電池。為了使系統在電池供電時，工作時間持續長，在設計電源模塊時要考慮到節點的節能問題。CC2431提供4種電源管理模式：PM0、PM1、PM2和PM3，合理地使用這4種模式可有效地降低節點的能耗。
③LED燈用于顯示傳感器節點的運行狀態。
(4)電源模塊。為其他模塊提供能源。
3.2 控制節點
控制節點由驅動器模塊、微處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊組成。驅動器模塊能對調溫、調濕等設備進行相關控制，其硬件結構框圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/163021.htm
3.3 匯聚節點的硬件研究
匯聚節點由微處理器模塊、無線通信模塊、存儲器模塊、以太網接口模塊、串行接口模塊和電源模塊組成，其硬件結構框圖如圖4所示。
(1)存儲器模塊由1片Atmel公司出品的AT45DB041組成，直接接入CC2431 SPI輸入端。該芯片集成2 046頁×264 B Flash存儲單元，用于存儲傳感器重要歷史數據。
(2)為提供以太網的接入通道，在該設計中，使用DM9161作為以太網的物理層接口。DM9161是一款低功耗、高性能的CMOS 芯片，支持10 MB/s和100 MB/s的以太網傳輸，它起編碼、譯碼、輸入和輸出數據的作用，這樣就可以將匯聚節點輕松連接到因特網以便于實現遠程控制。
(3)串行接口模塊由1片低功耗MAX3232和COM母口組成。CC2431串口端接入MAX3232進行電平轉換，通過COM口與計算機進行通信。
(4)由于匯聚節點需要融合處理所有采集節點采集的數據，并且需要將數據經過較遠的距離傳輸到計算機，因而能量消耗較大，因此其電源采用從市電轉換后介入的方式供電。
(5)LED燈用于顯示匯聚節點的運行狀態。
4 TinyOS操作系統的移植
嵌入式操作系統能夠簡化嵌入式系統的開發，確保程序運行的穩定性和可靠性，便于程序的維護和更新，但是由于無線傳感器網絡節點是一個小型嵌入式系統，其硬件資源非常有限，需要高效利用其有限的內存、處理器和通信模塊，并且最大限度地減少系統能耗，延長節點的使用壽命，因此傳統的嵌入式操作系統不能滿足其要求。基于此，本文移植了針對無線傳感器網絡特點而開發的操作系統TinyOS。
4.1 TinyOS簡介
TinyOS是加州大學伯克利分校開發的一種典型的無線傳感器網絡操作系統，通過nesC語言可以開發基于TinyOS的應用程序。TinyOS設計的目標就是代碼量小、耗能低、并發性高、魯棒性好，可以適應不同的應用，采用輕量級線程技術，事件驅動模式，組件化編程等，從而使其成為面向無線傳感器網絡的操作系統。TinyOS提供了Main配件，以及針對某些硬件的感知組件、執行組件、通信組件和硬件抽象組件。在這些組件的基礎上，用戶可以定制開發應用組件，然后將所有組件連接起來，就構成了整個應用程序。
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