無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計

　　首先，我們現(xiàn)需要進行一些知識準備，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要的技術(shù)和知識，進行準備，雖然可能我們已經(jīng)熟悉單片機和相關(guān)軟件開發(fā)技術(shù)，但是無線收發(fā)器和無線SoC(無線單片機)還是有獨特的地方，而且IEEE802.15.4和ZigBee協(xié)議棧等，也是具有一定難度的知識領(lǐng)域；好在目前在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無線單片機方面，已經(jīng)有大量的技術(shù)書籍可供參考，圖四是一些無線傳感器相關(guān)技術(shù)書籍，對入門無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可能開卷有益；

圖四 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)部分技術(shù)書籍

其次，我們?nèi)匀恍枰惶兹菀资褂玫臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）開發(fā)系統(tǒng)，這是因為：

3.1我們需要一套完整的軟件編譯開發(fā)平臺，包括IAR和KEIL的編譯調(diào)試環(huán)境，在線仿真器等必要的開發(fā)工具；

3.2我們進入無線傳感器系統(tǒng)設(shè)計的難度重心，是盡快掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧軟件使用，同時盡快進入相關(guān)應(yīng)用軟件開發(fā)，所以我們需要一套已經(jīng)完成高頻測試的無線節(jié)點，網(wǎng)關(guān)，路由器和無線模塊來進行硬件評估和運行我們的嵌入式應(yīng)用軟件和協(xié)議棧軟件；

3.3我們需要相關(guān)溫度，壓力，加速度，光線，濕度等傳感器接口到這個系統(tǒng)，方便我們系統(tǒng)設(shè)計；

3.4我們在進入一個陌生的技術(shù)領(lǐng)域時，往往會有很多的困難，我們需要相應(yīng)的技術(shù)支持和知識支持；

　　目前，很多國內(nèi)企業(yè)，都已經(jīng)推出了各種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具，圖五是國內(nèi)企業(yè)成都無線龍通訊科技公司的一種最新的，支持美國德州儀器TI CC2520無線收發(fā)器和TI ZIGBEE 2007/PRO協(xié)議棧的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）開發(fā)系統(tǒng)的新產(chǎn)品，包括在線仿真器，PC GUI網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制軟件，相關(guān)源代碼無線傳感器網(wǎng)絡(luò)示范代碼包裝等，是快速進入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計的可選擇國產(chǎn)工具之一；

圖五 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)系統(tǒng)

四，設(shè)計無線傳感器系統(tǒng)具體過程

　　當我們完成了上述的知識準備和相關(guān)開發(fā)工具準備后，我們就可以開始一個無線傳感器設(shè)計過程了，下面，我們以一個家庭節(jié)能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為實例，看看一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實際過程；

　　家庭節(jié)能系統(tǒng)框圖如圖六所示：

圖六，采用ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的家庭節(jié)能系統(tǒng)

從圖我們看出，家庭中的電器，包括空調(diào)，洗衣機，冰箱等，構(gòu)成一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過能源管理網(wǎng)關(guān)和安裝在戶外的無線轉(zhuǎn)發(fā)路由器，實時傳輸?shù)侥茉垂倦娔X化管理網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對家庭能源的管理；

　　設(shè)計任務(wù)包括設(shè)計嵌入到家電內(nèi)部的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)單元（無線節(jié)點），家庭無線顯示單元和家庭能源控制單元（無線節(jié)點或者無線路由器），能源管理網(wǎng)關(guān)（無線網(wǎng)關(guān)）等；

　　首先，我們采用無線龍WSN無線傳感器開發(fā)系統(tǒng)平臺提供的多個無線SoC模塊（內(nèi)含CC2430等無線單片機），下載TI ZIGBEE 協(xié)議棧和聰明能源相關(guān)代碼，進行無線通訊效果，可靠性評估，該軟件包是有TI公司免費提供的（經(jīng)過無線龍工程師的實際測試和評估），可以免費用于技術(shù)開發(fā)；圖七是軟件結(jié)構(gòu)：

圖七, ZIGBEE 聰明能源軟件包

使用強大的KEIL和IAR編譯開發(fā)環(huán)境，在線仿真器等調(diào)試工具，完全開源的ZIGBEE協(xié)議棧軟件，應(yīng)該可以很快完成無線節(jié)點和路由器，網(wǎng)關(guān)的性能評估，通訊可靠性評估和ZIGBEE無線通訊代碼開發(fā)；

　　然后，我們可以仍然直接使用這些無線SoC的模塊，添加我們的應(yīng)用設(shè)計，例如LED和LCD顯示部分，可以顯示實時的電費是多少，家里有沒有能源浪費等；同時，設(shè)計相關(guān)我們需要的控制電路，如開關(guān)控制，電機控制，以在需要時，對空調(diào)器等電器，進行節(jié)能控制；

　　由于在無線龍?zhí)峁┑拈_發(fā)工具中，有一套網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析監(jiān)視儀，我們可以在測試過程中，清楚的監(jiān)視到各種在空氣中的傳輸?shù)臒o線包裝內(nèi)容，從而很快確定我們的無線通訊軟件代碼是否正確；

　　由于使用現(xiàn)成的高頻模塊，我們避免了在入門時，涉及高頻技術(shù)的困難，而是將主要精力集中到最主要的方向，我們的應(yīng)用代碼和我們的應(yīng)用需要的硬件設(shè)計，這樣就大大加快了系統(tǒng)產(chǎn)品化的進度；對于客戶訂單中，產(chǎn)品最后使用的無線模塊，我們可以容易的找到OEM專業(yè)廠家來生產(chǎn)完成；

　　如果一切順利，3－4個星期，這個ZIGBEE家庭節(jié)能系統(tǒng)，有希望完成。