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          無線傳感囂網(wǎng)絡的嵌入式網(wǎng)關硬件設計

          作者: 時間:2009-09-18 來源:網(wǎng)絡 收藏

          為了實現(xiàn)上述功能,采用Philips公司的LPC2000系列32位ARM處理器LPC2106。LPC2106支持實時仿真和跟蹤的ARM7TDMI -SCPU,標準JTAG調(diào)試接口,并帶有128 KB嵌入的高速Flash存儲器;小型的LQFP封裝(7 mm×7 mm)、2種低功耗模式(空閑模式和掉電模式)以及外設功能的單獨使能和禁止,非常適合于小型化、低功耗作為主要要求的應用;雙UART,其中一個具備完全的調(diào)制解調(diào)器接口,完全滿足本要求;帶有寬范圍的串行通信接口(片內(nèi)多達64 KB的SRAM),由于具有大規(guī)模的緩沖區(qū)和強大的處理器能力,非常適合于通信和協(xié)議轉(zhuǎn)換器、聲音識別以及低端的圖像處理。
          3.2 GPRS通信模塊
          首先,WSN是一種以數(shù)據(jù)為中心的,節(jié)點的上行數(shù)據(jù)量大而下行數(shù)據(jù)量小,因而在考慮節(jié)點與外部的連接方式時,上行數(shù)據(jù)率是一個關鍵指標;其次,應用環(huán)境制約數(shù)據(jù)上行方式;另外,網(wǎng)關節(jié)點的成本及集成難度也是一個關鍵因素。綜合以上三點,選用Simcom公司生產(chǎn)的CPRS通信模塊SIM300C。該模塊具有如下特點:
          ①支持兩種操作模式(一種是電路交換數(shù)據(jù)模式CSD,支持語音、數(shù)據(jù)、SMS和FAX業(yè)務;另一種是分組交換模式GPRS,采用多時隙,支CSI-CS4編碼);
          ②標準的AT命令,為GSM語音、短消息以及GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務提供接口;
          ③內(nèi)置TCP/IP協(xié)議,用戶不必自己編寫或者利用操作系統(tǒng)加入?yún)f(xié)議,降低了系統(tǒng)開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期;
          ④數(shù)據(jù)下行、上行傳輸速率分別高達85.6 kbps和42.8 kbps,標準RS232串行口,通過串行口使用AI、命令完成對模塊的操作;
          ⑤支持最少功能和休眠兩種省電模式。
          需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關節(jié)點時,節(jié)點按照WSN的協(xié)議規(guī)范對數(shù)據(jù)進行打包,然后通過無線方式經(jīng)過一跳或多跳將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關節(jié)點。數(shù)據(jù)在通過無線傳輸進入網(wǎng)關節(jié)點后,微處理器利用WSN的協(xié)議棧拆包,得到原始數(shù)據(jù)之后,網(wǎng)關節(jié)點可應用其操作系統(tǒng)上的應用軟件根據(jù)具體需求對原始數(shù)據(jù)進行處理(如進行數(shù)據(jù)的融合,去除冗余,減輕網(wǎng)關節(jié)點對外傳送的負擔)。處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)由TCP/IP模塊打包后通過串口與SIM300C相連,如圖3所示。最后,網(wǎng)關節(jié)點中的 GPRS模塊將數(shù)據(jù)通過GSM或者SMS方式傳送到上位機。當需要向器節(jié)點傳達控制命令時,上位機以短信的方式經(jīng)GSM傳送到網(wǎng)關節(jié)點的GPRS 模塊,完成相應任務。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/152346.htm

          如圖4所示,將手機卡插入SIM卡座,通過相應的AT指令便可以很方便地實現(xiàn)上位機和網(wǎng)關之間的自由通信,按流量計費,降低系統(tǒng)成本。

          常用如下一些AT指令。
          ①連網(wǎng)指令:AT返回狀態(tài):OK(連網(wǎng)成功)
          ②全功能開啟指令:AT+CFUN=1
          ③關閉模塊指令:AT+CPOWD=1
          ④讀取第n條短信:AT+CMGR=n
          同時,DTR外接一個上拉電阻,配合“AT+CSCLK=1”指令,可以輕易地實現(xiàn)SIM300C的休眠,通過短信即可喚醒。休眠時GPRS電流消耗僅2.5 mA,滿足整個系統(tǒng)低功耗要求。
          3.3 射頻收發(fā)模塊
          一個基于IEEE 802.15.4的CC2430無線收發(fā)模塊,主要用來完成網(wǎng)絡節(jié)點之間、節(jié)點與網(wǎng)關節(jié)點之間的無線通信。核心部分是一個CC2420射頻收發(fā)器,它完全支持ZigBee組網(wǎng)協(xié)議,具備傳輸速率高、傳輸距離遠和低功耗等優(yōu)點。主要特征如下:
          ①工作頻帶范圍是2.4~2.483 5 GHz;
          ②采用IEEE 802.15.4規(guī)范要求的DSSS(直接序列擴頻方式);
          ③數(shù)據(jù)速率達250 kbps,碎片速率達2 Mchip/s,接收靈敏度高(-94 dBm),鄰道抗干擾能力強(39 dB),超低電流消耗(RX27 mA,TX25 mA);
          ④低電壓供電(2.1~3.6 V),內(nèi)部集成VCO、LNA、PA及電源穩(wěn)壓器。

          linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)


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