无线传感器网络数据中转器的设计

作者：时间：2012-03-01来源：网络收藏

摘要：介绍了无线 传感器网络数据中转器的工作原理和重要作用，提出了一种以32位ARM处理器LPC2148为核心的数据中转器的设计方案，详细介绍了教据中转器的软件设计、通信协议设计以及GPRS通信方式。该设计方案实时性强，稳定可靠。
关键词：无线 传感器网络；数据中转器；GPRS通信；ARM LPC2148

0 引言
无线 传感器网络是一种全新的信息获取平台，它可借助于多样传感器来实时监测和收集网络分布区域内各种目标对象的状态信息，因而具有广阔的应用前景。本文所讨论的无线传感器网络数据中转器就是为实现远程上位机对目标区域内的各种环境参数的实时监控而设汁的，它在整个系统中可实现无线传感器采集数据的上传和远程上位机控制命令的下达，对整个无线传感器网络数据采集系统的稳定应用起着承上启下的作用。

1 无线传感器网络的组成及工作原理
无线传感器网络数据采集系统的总体结构方案如图1所示。该系统由无线传感器网络，数据中转器，GPRS无线传输和上位机服务器等4部分组成。无线传感器网络(一个网络一般可包含128个采集节点)负责采集监测环境的有关数据，包括监测环境参数(空气湿度，降雨量和土壤温度等)和无线传感器网络数据(采集节点路由表、采集节点邻居表以及采集节点状态表)，并通过ZigBee网络(监测区域内的短距离通信)发送给数据中转器保存。当存储的数据达到规定的数量以后，便可通过GPRS网络(监测区域与服务器问的远距离通信网络)传输给上位机服务器，这样可以减少数据中转器与上位机的通信次数，降低系统的功耗。七位机服务器则可通过GPRS网络发送控制命令给数据中转器，进而转发给无线传感器，用以控制传感器采集数据的类型、数据采集间隔、数据上传间隔、网络数据上传类型等，以使无线传感器能按照用户所希望的方式来工作。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/161036.htm

2 数据中转器的组成及工作原理
本文所讨论的数据中转器的硬件结构如图2所示。数据中转器以ARM处理器为核心构建而成，由双锂电池供电，通过汇聚节点和GPRS模块分别与无线传感器网络和上位机通信。ARM处理器选用32位嵌入式处理器LPC2148，该处理器内置宽范围的串行通信接口，并拥有40 KB的片内静态RAM和512 KB的片内Flash程序存储器，能完全满足系统的应用要求。GPRS模块选用SIM公司的SIM300C，其内部整合了TPC／IP协议，下载／上传速度分别可达85．5／42．8 kB／s。汇聚节点主要由基于ZigBee协议的射频芯片CC2531来组成。数据中转器在整个数据采集系统中可起到一个承上启下的作用，它可通过汇聚节点存储和转发无线传感器网络上传的采集数据和网络信息，并通过GPRS模块接收和转发上位机下达的控制命令。ARM处理器LPC2148通过串口uart0与汇聚节点进行通信，而通过串口uart1与GPRS模块通信，同时通过串口SPI0将需要存储的大量采集数据存入内存容量为2 GB的SD卡中。