基于zigbee的无线传感器网络节点的设计与通信实现

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1、万方数据基于zi班ee的无线传感器网络节点的设计与通信实现昂志敏，金海红，范之国，段勇(合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009)摘要：介绍了基于lEEE802．15．4的无线通信协议ZigBee协议结构及其技术特点，从低功耗、低成本节点设计的角度提出了无线传感器网络(WSN)通用节点的基本构架，设计了一种具有实用价值的通用节点软硬件平台，节点通信采用短距离无线技术规范ZigBee，通过SPI接口实现单片机和ZigBee芯片的通讯，单片机与计算机通过USB连接。给出了系统的硬件结构及软件设计的方案，并从硬件和软件两方面考虑了节点的功耗问题。关键词：无线传感器网络；ZigBe

2、e协议；IEEE802．15．4，节点中图分类号：TP212，TP393文献标识码：B文章编号：1004—373X(2007)10—047—03WSNNodeDesignandCommunicationRealizationBased仰ZigBeeProtocolANGZhimin，JINHamong，FANZhiguo，DUANYong(SchoolofComputerandlnformation。HefeiUnivers“yofTechnology，Hefei，230009，China)Abstract：Thispaperintroducedtheprotocolstructu

3、reandcharacteristicsofthewirelesscommunicationprotocolZigBeebasedonIEEEstandard802．15．4．Itwasproposedthatbasicframeoftheall—purposenodeintheWirelessSensorNetwork(WSN)fromthepointofviewoflow—powefandlow—cost．Anapplicableandvaluablehardwareandsoftwareplatformoftheall—purposenodewasdesigned．Theno

4、deschoseZigBeeprotocolwhichisshortdistancewirelesscriterion．TheinterfaceoftheRFchjpwiththeMCUisaccompJishedutilizingafourwireserialPeripheralInterfaceconnectioll．TheMCUcommunica—tedwiththecomputerusingUSB．Thesolutionofthehardwafestructureandsoftwaredesignwaspresentedandagoodcon—siderationofits

5、powerconsumptiononthefactofhardwareandsoftwarewasmade．Keywords：wirelesssensornetwork；ZigBeeprotocol；lEEE802．15．4fnodel引言随着传感器、嵌入式计算、微型制造、网络及无线通信、分布式信息处理等技术的发展，出现了一种全新的信息获取和处理模式，即同时具有数据采集、无线通信、信息处理及协同工作等功能。由大量具有此类功能的微型无线传感器节点自组织构成的网络就是无线传感器网络，他具有可快速部署、自组织、隐蔽性强、无人值守等优点，当系统具有较强自组织能力、可靠性和鲁棒性时，节点位置

6、相对变化、部分节点失效等问题可以不对系统整体功能造成破坏性影响，可广泛应用于军事和安保、环境和污染监测、空间探索、医疗护理、智能交通、智能建筑、智能家居、工业控制等领域。无线传感器网络的体系结构包括分布式传感器节点、接收和发送器、互联网以及用户接口界面等，其中传感器节点是基本和核心单元，负责传感和信息预处理，响应监控主机指令和发送数据。节点功率的限制使传递距离很有限，因此他会寻找临近的节点作为传输中继。网关节点收稿日期：2006—11—16是一个特殊的节点，拥有相对较强的处理器和较大的存储器空间，其功能是首先对网络中普通节点传输过来的数据进行初步处理(如计算、压缩、去除冗余等)，然

7、后与外部网络(互联网、移动通信网等)相联，将数据发送给监控中心。2ZigB雌技术zigBee是一种短距离、低速率、低功耗的无线传输技术，为小型设备的无线联网和控制制定的协议规范，主要适用于无线传感器网络、自动控制和远程控制领域。对于嵌入式系统应用，大部分应用于近距离通信的RF芯片产品不具备兼容性、通用性和互操作性；软件系统设计工作量大，而且编制代码的可靠性、效率都较低；对组网应用更可能存在问题。而ZigBee标准在制定时，就专门针对大网络扩充性和省电设计，已被业界认同