基于TinyOS的无线传感器网络节点设计

论文摘要

无线传感器网络是当前国内外无线通信领域的一个重要研究课题，构建具有自主知识产权的无线传感器节点是进行理论研究和产品开发的基础。本文从硬件和软件两个方面分析了构建无线传感器节点的一般规律和方法，并以一款具有自主知识产权的射频芯片Spruce和CIP51微控制器为基础，提出一种无线传感器节点硬件平台的设计方案。在该平台之上，以TinyOS为嵌入式操作系统，设计硬件模块的驱动程序，向上层软件提供基本的配置和数据收发等关键接口。硬件平台与软件系统相结合，构建一个无线传感器节点，可以兼容TinyOS中现有的、适用于无线传感器网络的上层通信协议栈。最后设计了测试和验证实验，检验了该无线传感器节点硬件和软件部分设计的正确性。以此节点为基础可以进行进一步的理论研究和商用产品开发。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无线传感器网络节点的结构
• 1.2.1 硬件结构
• 1.2.2 软件结构
• 1.3 无线传感器网络节点的研究现状
• 1.3.1 典型硬件平台
• 1.3.2 典型嵌入式操作系统
• 1.4 论文内容与章节安排
• 第二章 无线传感器网络节点硬件设计
• 2.1 节点体系结构
• 2.2 节点设计技术要素
• 2.3 处理器模块选型
• 2.3.1 C8051F340 系列微控制器
• 2.3.2 C8051F340 与其他微控制器的比较
• 2.4 无线通信模块选型
• 2.4.1 Spruce 射频芯片
• 2.4.2 Spruce 与其他射频芯片的比较
• 2.5 节点整体设计
• 2.5.1 SPI 接口的连接
• 2.5.2 中断信号线的连接
• 2.5.3 小结
• 第三章 TinyOS下的无线传感器网络节点驱动设计
• 3.1 传感器节点软件体系结构
• 3.1.1 NesC 与 TinyOS 概述
• 3.1.2 NesC 的语言特点
• 3.1.3 TinyOS 内核
• 3.1.4 TinyOS 中的通信协议栈
• 3.1.5 TinyOS 的编译技术
• 3.2 Spruce 射频芯片驱动设计
• 3.2.1 整体思路
• 3.2.2 SPI 接口模块
• 3.2.3 SoC 通信模块
• 3.2.4 INT0 中断模块
• 3.2.5 CSMA 模块
• 3.2.6 链路控制模块
• 3.2.7 收发模块
• 3.2.8 基本配置模块
• 3.2.9 射频芯片驱动程序总体装配
• 3.3 小结
• 第四章 验证与测试
• 4.1 实验设计思路
• 4.1.1 硬件准备
• 4.1.2 软件准备
• 4.2 实验流程
• 4.2.1 使用节点地址的通信
• 4.2.2 使用配对地址的通信
• 4.2.3 未建立链路时使用节点地址通信
• 4.3 实验结果分析
• 4.3.1 使用节点地址的通信
• 4.3.2 使用配对地址的通信
• 4.3.3 未建立链路时使用节点地址通信
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献