基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的CAN總線互聯(lián)

裝甲車輛狀態(tài)信息采集系統(tǒng)的信息采集單元通常采用CAN總線連接，某些情況下，車輛上裝和下裝之間的旋轉(zhuǎn)連接器由于沒有連線空間，需要無線通信模塊為上裝和下裝的CAN總線提供一個透明的無線通道。本文基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)給出一種無線通道的設(shè)計，主要包括CAN總線無線接入控制模塊電路設(shè)計以及無線傳感器節(jié)點的通信協(xié)議設(shè)計等內(nèi)容。

2 電路設(shè)計

以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的CAN總線擴展系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要由兩塊CAN總線無線接入控制模塊構(gòu)成，每個模塊的組成及各部分的作用是：無線傳感器節(jié)點的微控制器及存儲器模塊，接收對端無線接人控制模塊傳來的數(shù)據(jù)并存儲，然后將數(shù)據(jù)交CAN控制器待發(fā)，同時接收CAN控制器傳來的數(shù)據(jù)并通過傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到對端無線接入控制模塊；CAN控制器采用SJA1000，運行CAN協(xié)議，為傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點提供CAN總線服務(wù)；收發(fā)器采用TJA1050作為CAN控制器與物理媒體的物理接口，為CAN控制器提供比特流服務(wù)。

3 無線傳感器節(jié)點

3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)

圖2所示為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件，包括傳感器模塊、微處理器模塊和無線通信模塊等三個功能部分。GAINTS系列節(jié)點使用AT-MEGA128單片機作為控制器和處理核心，無線通信模塊核心采用工作在433 MHz的單芯片低電壓CC1000收發(fā)器，該射頻芯片具有工作電壓低(2.1～3.6V均可工作)、能耗低、體積小等非常適合于集成的特點。它采用FSK調(diào)制方式，外部采用SPI的接口，可以和微控制器直接相聯(lián)。CC1000使用頻率為14.745 MHz的晶振作為驅(qū)動，在該驅(qū)動下面CC1000可以提供的最大數(shù)據(jù)傳輸率為19.2KB／s，也就是說每ms不到3個字節(jié)，這個數(shù)據(jù)對MAC層的協(xié)議是很有用的，在設(shè)置ACK等待時間和RTS-CTS等待時間的時候需要考慮這些參數(shù)。

3.2 通信協(xié)議設(shè)計

本文基于TinyOS底層通信接口進行通信協(xié)議設(shè)計。對TinyOS編程采用的是nesC語言，這是一種類似C的語言，是對C的擴展，也是結(jié)構(gòu)化的語言，是基于組件式的編程，模塊化的設(shè)計。nesC組件有兩種：Module(模塊)和Configuration(連接配置文件)。Module在模塊中主要實現(xiàn)代碼的編制，可以使用和提供接口，在它的實現(xiàn)部分必須對提供接口里的command和使用接口里的event進行實現(xiàn)。