具有自适应通信能力的无线传感网节点设计

协议控制模块为主运行模块，根据约定的流程实现硬件电路的调用控制、参数更改及信息处理和通信处理软件模块的协调调用、参数更改，使软硬件配合实现整个系统功能。
　　信息处理模块和探测器、调理电路及值守单片机组成信息处理单元，完成传感信息的探测、模式识别分析、融合处理及目标报警等功能。探测器将探测到的模拟信息通过调理电路的信号放大，模数转换后送至单片机进行预处理；单片机进行初步的处理分析，发现信号后给DSP中断；DSP收到中断后启动相应的处理程序进行进一步的信号处理分析，对目标的有无及目标种类进行确切分析。分析确认目标后给协议控制模块中断信号，以提示报警。
　　通信处理模块和外围的射频电路及相应的辅佐器件组成通信单元，包括发射和接收两大部分。系统采用零中频方案，将频率较高的处理放在模拟器件中完成，可以降低AD、DA采样频率，减少数字运算工作量，达到节省功耗的目的。在射频模块中采用一次上变频和一次下变频的处理，可以减少系统复杂度，节省硬件体积。在收发切换上采用电子开关进行时分双工，收时不发，发时不收，可以有效减小系统体积，且和协议配合实现通信功能时可节省功耗。射频的频率合成器可对收发频率进行设置，实现多个频点的信息收发。需要注意的是，由于该系统前端滤波处理抑制度不够，故可能存在较多的大信号干扰，这对AD器件的转换精度提出了较高的要求，同时为达到较好的效果，需要在DSP内进行数字滤波。DSP可对AGC和VCO进行控制，实现对信号幅度及本地载波频率相位的调整。
　　系统将整个时间段划分为目标探测时间段、发射时间段和接收时间段。各个节点处于发射和接收态的时间不同，具体时间根据协议约定结果进行设置。通常，处于信息中转的节点在其他节点处于发射态时需处于接收态，且大多数时间处于接收态，同时可以根据系统布设的密度和需要进行接收及发射的时间设置。
　　各个节点收发时间的交错可减少系统冲突的概率。设传感网中8个节点均与Sink节点通信，则Sink节点和其他节点的状态设置如图2所示。

当Sink节点处于发射态时，所有节点均处于接收态；反之，当所有节点处于发射态时，Sink节点处于接收态。根据系统设定，将节点划分为不同的簇，不同簇间节点的发射时间可以互相交错，其提前或滞后时间为一个常见信息帧的发送时间。这样在一簇节点仅有一个信息上传时，基本可以实现时分，从而减少信息冲突。
　　系统工作状态如图3所示。

系统开机后，首先进入协议控制态，协议控制态根据约定流程进行状态转换，并将单片机探测目标中断优先级设置到最高，一旦该中断触发，即通过硬件DMA将数据信号送入RAM中存储，等待处理。当发射时间片到时，协议控制模块检测是否有信号待发送。如无，则进入休眠态；如有，则进入发射状态，发射完毕后返回协议控制态；如仍处于发射时间段，协议控制模块控制转入休眠态。当接收时间片到，系统进入接收态，随时进行信号的接收，直至接收时间片结束为止。当进入目标探测时间片时，对存储的数据进行处理，分析是否存在信号，并将分析结果上报给协议控制模块。