基于TinyOS的無線傳感器網絡構建

　　無線傳感器網絡是由大量低廉的微型傳感器節點組成的無線網絡，是目前國際上無線領域研究的熱點之一，應用前景非常好;而TinyOS是美國的伯克利大學開發的，為嵌入式無線傳感器網絡而設計的源碼開放的操作系統，它運行在每個網絡節點上，是其他上層應用和協議運行的前提。本設計以nRF24E1無線通信模塊為核心，基于無線傳感器網絡操作系統TinyOS，使用模塊化設計思路，實現了一個無線傳感器網絡。

　　1 無線傳感器網絡設計

　　1.1 系統構成概述

　　無線傳感器網絡由三類節點構成：一般采集所需要的信息無線終端節點;收集一般節點中的數據并進行存儲、處理、上傳的無線路由器節點;無線服務節點實現無線路由器節點處理中心并充當網關與其他外部網絡的連接。三類節點的硬件構成基本相同，每個傳感器節點具有數據采集、簡單的數據處理、短距離無線通信和自組網能力。

　　1.2總體設計框圖

　　無線傳感器網絡中三種節點硬件平臺的構建基本相同，其基本節點構成框圖如圖1所示。無線終端節點可去除顯示模塊、串口通信模塊和聲光報警單元，以節約節點的電能。

　　主控制部分裝載傳感器網絡操作系統，實現對各個模塊的驅動，并對各個模塊的數據進行處理;電源模塊為系統供電;無線通信模塊實現數據的無線傳輸功能;串行通信模塊可用于與上位機進行通信，也可用于進行系統配置;傳感器模塊利用傳感器采集數據，并進行數模轉換后交由主控制器處理;數據存儲模塊用于臨時或永久存儲系統數據備查。

　　2 系統的硬件實現

　　對于無線傳感器網絡硬件平臺的搭建，國內外很多學者提出，用MSP430或AT89C2051作為主控制器，結合無線收發模塊來實現。國內中科院杭州計算機所研制的gainz節點采用ATmega128處理器，再結合射頻收發芯片來實現，這樣做難以真正做到微型網絡節點，且成本難以控制。美國的伯克利大學研制的產品Mica2Dot節點采用自己設計的ASIC來實現，這需要足夠的技術力量和資金。本系統以nRF24E1無線通信模塊為核心。nRF24E1是一顆集成高速2.4 GHz無線收發內核的增強型51單片機，可實現51單片機的所有功能。這是一顆高性能單片機內核的高速1 Mbps單片無線收發芯片，所有高頻元件(包括電感振蕩器等)已經全部集成在芯片內部，使得產品一致性良好、性能穩定且不受外界影響;可跳頻，點對多點通信及無線檢錯，所有功能均在一個6 mm