LM3S1138與CC2420的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信

引 言
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的綜合智能信息系統(tǒng)，由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成。它是通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)，具有低功耗、低成本、分布式、自組織、快速展開(kāi)、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并及時(shí)反饋信息，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍的目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤，具有廣闊的應(yīng)用空間。本文介紹使用LM3S1138微控制器和CC2420無(wú)線射頻芯片構(gòu)建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的方法，并說(shuō)明了如何實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信傳輸。

1 硬件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
1．1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。用模塊化的設(shè)計(jì)方法，節(jié)點(diǎn)的硬件由微控制器模塊和無(wú)線射頻模塊組成。其中，微控制器模塊包含處理器核、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和A／D轉(zhuǎn)換器等，根據(jù)不同的需求還可以連接其他傳感器模塊。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．2 LM3S1138微控制器
微控制器選用Luminary公司的LM3S1138。它采用32位RISC結(jié)構(gòu)的Cortex-M3處理器核，具有64 KB單周期Flash，16 KB單周期訪問(wèn)的SRAM，4個(gè)通用定時(shí)器模塊(GPTM)(每個(gè)提供2個(gè)16位定時(shí)器)，16位ADC事件觸發(fā)器，兼容ARM FiRM的看門狗定時(shí)器，2個(gè)同步串行接口(SSI)，3個(gè)完全可編程的16C550型UART(支持IrDA)，3個(gè)獨(dú)立集成的模擬比較器，2個(gè)I2C模塊，9～46個(gè)GPIO(具體數(shù)目取決于配置)，片內(nèi)低壓差(LDO)穩(wěn)壓器(具有可編程的輸出電壓，用戶可調(diào)節(jié)的范圍為2．25～2．75 V)，遵循IEEE 1149．1―1990標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試訪問(wèn)端口(TAP)控制器(通過(guò)JTAG和串行接口進(jìn)行調(diào)試訪問(wèn)，完整的JTAG邊界掃描)，6個(gè)復(fù)位源，以及可編程的時(shí)鐘源控制(可對(duì)單個(gè)外設(shè)的時(shí)鐘進(jìn)行選通以降低功耗)。Cortex-M3是ARM公司為要求有快速中斷響應(yīng)能力的深度嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一款低功耗嵌入式處理器。它具有門數(shù)少、中斷延遲短、調(diào)試成本低的特點(diǎn)，采用ARMv7-M架構(gòu)，是一個(gè)可綜合、高度可配置的處理器。Cortex-M3包含一個(gè)高效的哈佛結(jié)構(gòu)三級(jí)流水線，可提供1．25 DMIPS／MHz，工作頻率為50 MHz，采用兼容Thumb指令的Thumb-2指令集以獲取更高的代碼密度。它采用硬件除法和單周期乘法；集成嵌套向量中斷控制器(NVIC)，34個(gè)中斷具有8個(gè)優(yōu)先級(jí)；帶可選的存儲(chǔ)器保護(hù)單元(MPU)，提供特權(quán)模式來(lái)保護(hù)操作系統(tǒng)的功能；非對(duì)齊式數(shù)據(jù)訪問(wèn)使數(shù)據(jù)能夠更為有效地安置到存儲(chǔ)器中；精確的位操作(bit-banding)不僅最大限度利用了存儲(chǔ)器空間，而且還改良了對(duì)外設(shè)的控制。本文的硬件平臺(tái)選用以LM3S1138為主控芯片的EasyARM1138開(kāi)發(fā)板。