基于Nios II/s的 通用无线传感网络节点的设计

　　2.2  24位并行模/数转换芯片AD7787

　　AD7787是ADI公司推出的适用于低频测量的低功耗、低噪声、双通道、24位Σ一△模数转换器。它利用片内时钟电路工作，因而无需用户提供时钟源。AD7787的数据输出速率可由软件设置，这一特性使其转换速率可在9．5Hz～120Hz之间变化。该芯片采用l0脚MSOP封装（图三），非常适合用于需要高分辨率、低功耗的便携式仪器、温度测量、传感器测量、称重仪等。

　　AD7787的主要特点如下：
    ●可在2．5、，～5．25V电压范围内工作。正常模式下的最大工作电流为75ttA，掉电模式下为l A；09．5Hz转换速率下的RMS噪声为1．1 V；
    ●22位有效分辨率时的峰峰值分辨率为l9．5位；
    ● 内部非线性度：3．5ppm；
    ●具有50Hz和60Hz同步抑制功能；
    ●具有内部时钟振荡器和VDD监控通道；
    ●内含轨至轨输入缓冲器；
    ● 带有三线制串行接El，与SPI、QSPI、MI．CROWIRE及DSP兼容；
    ●工作温度范围为一40～+105℃。

　　AD7787内部（图四）集成了一个Σ一△调制器、一个缓冲器和一个片内数字滤波器。数字滤波器的主要功能是提供正常模式抑制。在16．6Hz默认转换速率条件下，它能提供50Hz和60Hz的同步抑制。AD7787采用内部时钟电路工作，因而无需外接时钟源。时钟频率以2、4、8因子分频后应用于调制器和滤波器，从而可降低芯片的功耗。当采用5V单电源供电、缓冲器使能且时钟以最大速率工作时，AD7787的功耗电流最大仅为160uA。

　　2.3 射频芯片cc2510

　　CC2510是Chipcon公司推出的一款2.4GHz射频芯片, 该器件成本低，包含UHF RF收发器和高性能低功耗8051微控制器，集成了32 KB在系统可编程Flash和外设内嵌4 KBSHAM。CC2510功能强大，拥有128位AES安全协处理器和DMA功能；系统时钟是16MHz片内RC振荡器或26 MHz晶体振荡器，实时时钟采用低功耗32.768 kHz晶体振荡器或内部34 kHz RC振荡器；具有高灵敏度(10 kb/s下为-100 dBm)和较高的接收灵敏度和阻塞功能，支持2-FSK,GFSK和MSK等调制方式；支持数字RSSI/LQI，工作电压2.0 V~3.6V；具有21个通用I/O接口、两个UART/SPI接口和可编程看门狗计时器，片内有1个16位定时器和3个8 位定时器，真正的随机号码发生器，支持硬件调试，有两个数据指针。

　　3．设计思想

　　3.1 节点的定位

　　在普通的IP网络中，IP地址都是直接分配给每个接入网络的节点，IP地址分配采用手动分配或动态分配(比如：DHCP)。在一个大范围的传感器网络中，采用手动分配IP的方法显然不可行，而采用动态分配IP的方法在通信方面开销又太大[6] ，同时文献[6]给出了一种三维基于笛卡尔坐标系的IP分配方法，但本身实行起来不好操作，而且由于无线电波距离有限，精度不是很理想。本文设计了一种全新的IP地址三维的分配方法，节点用球坐标表示，通过三角定位法[8]将汇聚节点（一个主汇聚节点与一个辅助汇聚节点）和目标均看作三维空间的点，那么由方位角、俯仰角可以确定一条源自汇聚节点经过目标的视线(1ine of sight，LOS)，计算出与主汇聚节点与汇聚点之间的距离（图五）按照IP:(127.r.ρ.θ)就可以唯一节点了。

　　此处涉及了一个转换问题，将θ的0°--360°转换为0-255，即将360°划分为256等份，以次近似来确定位置，而ρ的0——180转换为0——255，即将180°分为256等份，其范围为0—255.设汇聚节点的有效传输距离为 r，在此把0—r划分为256等份，即精确度大到了r/256。所以IP空间为127.0.0.0——127.255.255.255 可以有2^24个节点,充分利用处理器2GB的寻址空间，大大的提高了可以容纳节点的数量。

　　3.2 节点的供能

　　由于在无线传感网络中传感器节点数目往往比较庞大，且分布广，环境复杂，若由人工定期为节点更换电池不仅会消耗巨大的人力无力，在有些工程实践环境下甚至是不可实现的。本项目拟用太阳能与电池共同来提供电源。所采用的太阳能电池采用光—电直接转换方式。