基于ZigBee的煤矿监控网络节点设计

2.4网关节点的硬件设计

网关节点又称Sink节点，其处理、存储和通信能力都较强，可发布监测任务，并把采集数据转发到外部网络。根据煤矿井下的特殊要求，网关的硬件体系结构包括主处理器，存储模块，无线通信模块、接口模块、电源模块等。而CC2430内嵌的8051微控制器核不能满足要求，网关微处理器选用Intel公司的PXA255处理器。它是一个高性能、低能耗的RISE处理器。图4是网关节点结构框图，它带有USB数据端口和RS232数据端口，可通过开关切换，便于网关与外部网络或处理终端间的连接。TTL与RS232电平转换单元选用MAX3316，可在2.25～3.0 V电源电压内实现两通道双向电平转换，可直接操作CC2430的串行数据线和控制线。CC2430的外围电路设计与传感器节点设计相同。

3节点软件设计

尽管可根据需要灵活配置处于不同层次、不同位置、具有不同作用的节点结构，但其应用程序则有所差别。其相同点是节点采用串口通信模式，利用中断实现数据的接收和发送。节点有两个任务：一是发送接收本节点数据，二是接收处理并转发其他从节点数据。图5为传感器节点的程序流程图。节点一般处于休眠状态，只有当中断请求时才被激活。

4结语

基于ZigBee无线传感器网络技术构建的煤矿无线监测系统采用簇1树网络拓扑。系统设计中，无线传感器节点以CC2430内嵌的低功耗8051微控制器为核心，实现无线通信。当节点处于休眠状态时有中断请求才能激活节点工作，采用串行中断接收和发送数据。利用这种模式建立的无线传感器网络具有良好的稳定性和较高的通信效率。