基于GAINZ硬件平臺的無線傳感器網絡節(jié)點軟件設計.pdf

1、隨著傳感器技術、嵌入式技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術的快速進步，能夠實時監(jiān)測、感知、采集和處理各種監(jiān)測對象信息的無線傳感器網絡，憑借其可觀的實用價值和廣闊的應用前景，成為當今世界最受關注的前沿科技研究熱點之一。傳感器節(jié)點的軟硬件設計是無線傳感器網絡研究的重要組成部分。由ATmega128L和CC2420等主要芯片構成的GAINZ開發(fā)板提供了低成本的硬件平臺；IEEE802.15.4標準定義了物理層和MAC（MediaA

2、ccessControl）層，為傳感器節(jié)點的底層軟件設計提供了參考。 無線傳感器網絡的一大特點是其應用的多樣性，因此傳感器節(jié)點的軟件設計需要基于具體應用選用網絡層及其上層協(xié)議。盡管有很多研究機構通過理論分析和仿真來判斷和比較上層協(xié)議的優(yōu)劣，但是真實環(huán)境下的觀測試驗在結果的可信度方面具有網絡仿真方法無可比擬的優(yōu)勢。為了搭建一個可以實際組網觀測性能的實驗環(huán)境，很多致力于無線傳感器網絡上層協(xié)議研究的科研人員不得不在傳感器節(jié)點物理層和M

3、AC層的軟件設計上消耗大量精力。考慮到這樣的實際問題，本文通過模塊化分割傳感器節(jié)點基本功能的設計方法和面向過程的具體編程實現方案，基于IEEE802.15.4標準，實現傳感器節(jié)點的底層軟件設計。 本文將物理層數據采集、物理層無線收發(fā)、MAC層CSMA/CA（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance）信道接入和幀格式的設計作為傳感器節(jié)點必須具備的基本功能，給出了各基本功能模塊

4、的設計思路及其實現的具體步驟?；诖嗽O計，多個普通傳感器節(jié)點可以將采集到的數據通過無線信道傳送到匯聚節(jié)點，組成一個星型拓撲的無線傳感器網絡。為了在PC（PersonalComputer）查看匯聚節(jié)點的工作狀況，本文設計了一個可在Windows系統(tǒng)下運行的任務監(jiān)測工具，方便地將匯聚節(jié)點收到的數據包顯示在友好的人機交互界面上。使用串行線連接GAINZ平臺和PC上的串行通信接口，用戶可以通過該工具實時觀察匯聚節(jié)點收到的每個數據包的地址信息、序