基于CC2510的无线传感器网络节点设计
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2010-04-10
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基于CC2510的无线传感器网络节点设计
Design of wireless sensor network node based on CC2510
摘要：在简要介绍无线传感器网络节点结构的基础上，对Chipcon公司开发的内嵌51内核的单片可编程UHF收发器芯片
CC2510的功能特点进行了研究，并结合其工作原理与应用电路 ,对无线传感器网络节点的各个功能模块及设计要点进行了详
细阐述。最后基于CC2510的原理设计了一个新的无线传感网络。由该节点组成的无线传感器网络功耗低、节点体积小 , 可以
广泛地应用于各类无线数据通讯、军事侦察、环境监测、安防系统等领域。
关键词：无线传感器网络；CC2510；射频；节点设计
Abstract: Following a brief introduction of wireless sensor network nodes, a study on the functional characteristics of the
programmable chip CC2510 comprising 51 core of RF transmitters made by Chipcon company is carried out. The node’s functional
modules and key points of design are expatiated. At last a novel wireless sensor network node is designed based on the principle and the
application circuit of CC2510. The wireless sensor network composed by the nodes has low consumption and small size. It can be widely
applied to various fields, such as wireless data communications, military reconnaissance, environmental monitoring, and safe precaution
systems.
Key words: W ireless sensor network; CC2510; Radio frequency transceiver; Node design
1 引言
近年来,随着无线通信、集成电路、传感器和微机电系统等技术的飞速发展,使得低成本、低功耗、多功
能的微型无线传感器的大量生产成为可能,这些微型无线传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作
等功能,因此,传感器网络的应用前景非常广泛
[
1
]
。无线传感器网络就是由这些传感器节点协同组织起来的,传
感器网络的节点可以随机或者特定地布置于目标环境中,它们之间通过特定的协议自组织起来,能够获取周围
环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。
2 无线传感器网络节点结构
无线传感器网络由大量体积小、成本低、具有无线通信、传感、数据处理的传感器节点组成 ,无线传感
器节点是网络的基本单元,节点的稳定运行是整个网络可靠性的基本保证
[
2
]
。无线传感器节点负责传感和信
息预处理,响应监控主机和指令发送数据,一般由数据采集模块(传感器、A /D转换器) 、数据处理和控制模块
(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、DC /DC能量转换器)等组成,如图1所示。
在无线传感器网络中,每个节点的功能都是相同的,大量传感器节点被布置在整个被观测区域中,各个传感
器节点将自己所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合后传送给用户 ,数据传送的过程是通过相
邻节点的接力传送的方式传送回基站,然后通过基站以卫星信道或者有线网络连接的方式传送给最终用户。
图1 无线传感网络结构图
因此,节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或类头节点( cluster-head node)的角色。作为数据
采集者,数据采集模块收集周围环境的数据(如温度、湿度等) ,通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远
方
基站或汇节点;作为数据中转站,节点除了完成采集任务外,还要接收邻居节点的数据,将其转发给距离基站更
近的邻居节点或者直接转发到基站或汇节点;作为类头节点,节点负责收集该类内所有节点采集的数据,经数据
融合后,发送到基站或汇节点。
相对于传统无线网络,无线传感器网络具有一些明显的技术特点:
1) 网络节点密度高,传感器节点数量众多,单位面积大,所拥有的网络节点数远大于传统的无线网络。
2) 传感器节点由电池供电,节点能量有限,由干节点数量多,而且无线传感器网络往往应用于人们难以直
接操作的地方,因此更换传感器节点电池是不现实的,这决定了传感器节点生命和网络寿命的有限性。
3) 网络应具备容错能力。传感器节点所处的环境通常比较恶劣(如噪声、风吹雨淋等) ,导致节点易受干
扰、易出错,这要求无线传感器网络应具有容错能力才会有应用前景
[3]
。
根据以上几点, Chipcon公司最新生产的CC2510芯片应用于节点设计是非常合适的,有广阔的应用发展
传感器
ADC
数据采集单元
存储器
CPU
数 据 处 理 单
元
通信模块
无线收发器
供电模块
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