设计msp430与cc2420无线传感器网络硬件节点

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1、-摘要：传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位．本文通过对传感器硬件节点的分析，以射频芯片CC2420为核心，设计了一种基于CC2420与MSP430单片机的无线传感器网络的硬件节点设计方案。关键词：无线传感器网络；硬件节点；CC2420；MSP430传感器网络被认为是影响人类未来生活的十大新兴技术之一，它是计算机技术、通信技术和传感器网络技术相结合的产物。传感器网络是由大量的传感器节点组成的，它们能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理。传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位．是构成无线传感器网络的基础平台。节点

2、不仅完成采集信息、融合并传送数据的功能．节点中的电源模块还负责节点的驱动．是决定网络生存期的关键因素。传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位，是构成无线传感器网络的基础。无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。无线传感器网络在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制以及商业等领域有

3、着广阔的应用前景。在传感器网络中，传感器节点具有端节点和路由的功能：一方面实现数据的采集和处理；另一方面实现数据的融合和路由，对本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据进行综合，转发路由到网关节点。网关节点往往个数有限，而且常常能量能够得到补充；网关通常使用多种方式（如Internet、卫星或移动通信网络等）与外界通信。而传感器节点数目非常庞大，通常采用不能补充的电池提供能量；传感器节点的能量一旦耗尽，那么该节点就不能进行数据采集和路由的功能，直接影响整个传感器网络的健壮性和生命周期。因此，传感器网络主要研究的是传感器网络节点。具体应用不同，传感器

4、网络节点的设计也不尽相同，但是其基本结构是一样的。传感器网络节点一般由处理器单元、无线传输单元、传感器单元和电源模块单元4部分组成。2．CC2420芯片介绍.---CC2420是ChipconAs公司推出的首款符合2.4GHzIEEE802.15.4标准的射频收发器。该器件包括众多额外功能，是第一款适用于ZigBee产品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF03技术，以0.18umCMOS工艺制成　只需极少外部元器件，性能稳定且功耗极低。CC2420的选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4标准的要求，可确保短距离通信的有效性

5、和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达250kbps可以实现多点对多点的快速组网。2.1主要性能特点　　CC2420的主要性能参数如下：　　●工作频带范围：2.400～2.4835GHz；　　●采用IEEE802.15.4规范要求的直接序列扩频方式；　　●数据速率达250kbps码片速率达2MChip/s；　　●采用o-QPSK调制方式；　　●超低电流消耗（RX:19.7mA,TX:17.4mA）高接收灵敏度（-99dBm）；　　●抗邻频道干扰能力强(39dB)；　　●内部集成有VCO、LNA、PA以及电源整流器　采用低电压供电(

6、2.1～3.6V)；　　●输出功率编程可控；　　●IEEE802.15.4MAC层硬件可支持自动帧格式生成、同步插入与检测、16bitCRC校验、电源检测、完全自动MAC层安全保护(CTR,CBC－MAC,CCM)；　　●与控制微处理器的接口配置容易(4总线SPI接口)；　　●开发工具齐全　提供有开发套件和演示套件；　　●采用QLP-48封装，外形尺寸只有7X7mm。2.2芯片内部结构CC2420芯片的内部结构如图１所示。天线接收的射频信号经过低噪声放大器和I/Q下变频处理后，中频信号只有2MHZ,此混合I/Q.---信号经过滤波、放大、AD变换、

7、自动增益控制、数字解调和解扩　最终恢复出传输的正确数据。图2.1CC2420芯片内部结构发射机部分基于直接上变频。要发送的数据先被送入128字节的发送缓存器中,头帧和起始帧是通过硬件自动产生的。根据IEEE802.15.4标准,所要发送的数据流的每7个比特被32码片的扩频序列扩频后送到ＤＡ变换器。然后，经过低通滤波和上变频的混频后的射频信号最终被调制到2.4GHZ，并经放大后送到天线发射出去。2.3典型应用电路　　CC2420只需要极少的外围元器件，其典型应用电路如图2所示。它的外围电路包括晶振时钟电路、射频输入/输出匹配电路和微控制器接口电路三个

8、部分。　　芯片本振信号既可由外部有源晶体提供，也可由内部电路提供。由内部电路提供时需外加晶体振荡器和两个负载电容，电容的大