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无线传感器网络的嵌入式网关硬件设计

更新时间：2019-09-20 06:52:58 大小：2M 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：无线传感器网络嵌入式 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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TECH NOLOGY REVIEW ꢀ 技术纵横 ꢀ  
无线传感器网络的嵌入式网关硬件设计*  
ꢀ 电子科技大学 ꢀ ꢀ 夏显秋ꢀ 童玲ꢀ 田雨  
介绍无线传感器网络的基本体系结构, 分析网关节点的特点与功能; 依据低功耗、微型化、安全稳定、低成  
本的设计 原则, 给出 一种 基于 ZigBee 技 术 ( CC2430) 、GPRS 技 术 ( SIM300C) 和 ARM7 微 控制 器  
ꢀ 摘ꢀ 要  
( LPC2106) 的嵌入式网关的硬件设计方案, 并在环境实时监测( 如土壤温湿度、空气温湿度等) 中得到成  
功的应用。  
ꢀ 关键词 无线传感器网络 ꢀ 网关 ꢀ CC2430 ꢀ SIM300C ꢀ ARM7  
ꢀ
ꢀ 无线传感器网络( Wireless Sensor Networks, WSN)  
后, 通过有线或者无线的方式将数据送入终端用户。用户  
通过监控中心对传感器网络进行配置和管理, 发布监测命  
是一种由传感器节点构成的网络, 能够实时地监测、感知  
采集节点部署区内感兴趣的感知对象的各种信息( 如光  
强、温度、湿度、噪声和有害气体浓度等物理现象) , 并对这  
些信息进行处理后以无线的方式发送出去, 通过无线网络  
最终发送给终端用户。随着通信技术、嵌入式技术、传感  
器技术的飞速发展和日趋成熟, 具有感知、计算、通信、路  
由功能的微传感器节点不断涌现, 由这些节点构成的无线  
传感器网络备受关注。因其在工业控制、智能家居、医疗  
健康等领域的广泛应用而成为当今的热点研究方向之一,  
被认为是对 21 世纪产生巨大影响的高新技术。  
令以及收集监测数据[1]  
。
2 网关节点特点及其功能  
作为感知区域内传感器节点与外部网络或终端用户  
的桥梁, 网关节点要处理大量的数据, 必须具备高速度、大  
存储量和较远的传输距离, 即低成本、高效能。同时因部  
署在环境恶劣地域, 频繁更换能源很不现实, 充足的能量  
供应必须优先考虑, 低功耗设计也成为整个设计的关键环  
节之一。  
本文针对无线传感器网络嵌入式网关系统硬件设计  
选择了器件, 充分将 GPRS( 通用无线分组交换业务) 技  
术、嵌入式技术、短距离无线通信技术融为一体, 成功完成  
了本次嵌入式产品的开发。  
网关节点在完成不同网络间协议转换的同时, 还要对  
传感器网络进行管理和设置, 需具备以下功能: 扫描并选  
定物理信道, 分配无线传感器网络内部网络地址, 初始化  
网络设置; 记录 WSN 网络所采用的 MAC 算法和路由协  
议, 协助节点完成与邻居节点连接的建立和路由的形成;  
发送监控中心控制指令, 为用户实现特定的操作功能; 接  
收采集节点的请求和数据, 具有数据融合、仲裁请求和路  
1ꢀ 无线传感器网络体系结构  
无线传感器 网络系 统通 常由 传感 器节 点( sensor  
node) 、网关节点( sink node) 和终端用户组成。如图 1 所  
示, 大量的传感器节  
由选择功能[2]  
。
3 网关节点硬件设计  
点部署在监测区 域,  
通过自组织方式构成  
依照设计原则, 在很好地实现上述网关节点功能的同  
时, 为克服因传统网关采用有线方式( 如串口电缆 RS232)  
与终端用户相连而导致的移动范围受限、远程监控困难、  
不能准确提供基准定位信息等一系列缺点, 参考当今前沿  
的短距离无线通信技术、嵌入式技术, 给出集中央处理单  
元、存储单元、射频收发模块、GPRS 无线通信模块、电源  
模块五位于一体的硬件设计方案。其总体结构及相互接  
口如图 2 所示。  
网络。传感器节点监  
测到的数据经过多跳  
后路由到网关节 点,  
网关节点在对数据进  
图1ꢀ 无线传感器网络体系结构  
行分析、融合等处理  
*
电子测试技术国家重点实验室项目。  
ꢀ paper@ mesnet . com. cn( 投稿专用) ꢀ  
2009 年第 8 期 M icrocontrollers & Embedded Syst ems ꢀ  
2ꢀ 9  

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