基于国产CPU的嵌入式医疗电子无线网络设计

控制器和节点1 接收到该包后会先后发送路由广播包，节点2 收到这些包之后修改自己的网络地址，并且将控制器和节点1 都加入自己的路由表中。当RTIMER 定时器到期时，会发送路由汇报包给控制器，经过一段时间稳定之后，路由汇报包的内容应该包括节点1 和控制器。

　　之后节点1 的RTIMER 定时器到期，发送路由广播包，控制器和节点2 都能收到，节点2 更新其路由表，节点2 的RTIMER 定时器到期也会发送路由广播包，此时节点1 将节点2 加入自己的路由表。

　　如果新加入的节点无法直接同控制器通信，即节点1 已经存在于网络中，节点2 无法同控制器通信。节点2 启动的时候也会发送路由请求包，这个包只有节点1 可以收到，于是节点1 给节点2 回复一个路由广播包，节点2 和控制器都可以收到。节点2 收到这个包之后，会设置好自己的网络地址，同时将节点1 加入自己的路由表中。此时节点2 的路由表只有节点1 这一项，因此节点2 的默认路由是节点1.节点2 的TTIMER 定时器到期时会向默认路由，即节点1 发送路由汇报包，节点1 收到路由汇报包之后将其转发给控制器。节点1 的RTIMER 定时器到期，发送路由广播包，节点2 更新其路由表。

　　节点2 的RTIMER 定时器到期之时发送路由广播包，节点1 接收到该包之时更新路由表。

　　2. 3 网络的维护与更新

　　网络运行过程中，信道都是随时变化的。为了使整个网络工作正常，必须要及时更新网络参数。

　　网络的维护和更新是通过每个节点的RTIMER 定时器实现的，每当该定时器到期，节点都会广播路由广播包，所有接收到该广播包的节点都会更新自己的路由表信息，这样整个网络的信道信息得到了更新。

　　3 软件和硬件设计

　　3. 1 硬件结构

　　图1 中的硬件主要包括CK610 开发板.CC2591和

　　CK610 为杭州中天微系统有限公司生产的CPU，主要特性有： 八级流水线； 双发射超标量流水线技术，提升性能近50%; 非阻塞指令发射。投机执行和按序退休； 返回地址预测（ 4 – entry returnstack） ; 哈佛结构数据/指令Cache 和SPM，大小可配置； 数据Cache Write – back /Write – through 动态可配置； 内部双通用数据总线； AHB /AXI 总线接口，和可扩展的协处理器接口。

　　CC2520 为TI 公司生产的一款低功耗射频芯片，主要特性有： 发射功率可达到5dBm; 数据传输速率最大可达250kbps; 工作在2. 4GHz ISM 频段；4 – 线SPI; 6 个可配置

　　CC2591 为TI 公司生产的一款高性能低成本前端，适用于如ZigBee 网络等2. 4GHz 无线系统，可以改善RF 性能。

　　CC2520 与CC2591 结合使用可以使得输出功率范围扩大到- 24dBm ~ 22dBm，接收灵敏度增加到- 90dBm，传输距离可达到几百米甚至上千米。

　　3. 2 网络系统架构

　　为了实现在第3 节中定义的网络协议，需要在Linux 之上编写一个应用程序，该程序需要实现网络协议中的规则。除此以外，还需要根据协议，选择合适的路由，该程序称为路由协议程序。此外，为了使IPV6 运行在CC2520 射频芯片上，移植了6LoWPAN协议到Linux 系统中，大大减小了包头的字节，减少了能量消耗。

　　在用户应用程序中，当有数据要发送时，Linux内核会查找内核路由表，找到下一跳的地址，然后将数据交给相应的设备以发送数据。系统所用的网络设备是CC2520 射频芯片，但是Linux 并没用为CC2520 开发对应的网络驱动，因此可以虚拟一个网络设备tun，将网络层传过来的数据都交给tun，读取tun 接口便能够得到要发送的网络数据。射频适配层得到该数据之后，经过适配层6LoWPAN 协议的压缩之后，然后再通过SPI 操作CC2520 芯片发送数据。对应从底层来的数据，其处理过程跟上述方式类似。

　　3. 3 射频适配程序的设计

　　当内核有数据要发送之时，要使用正确的方法驱动CC2520 芯片无线发送出去，负责这部分内容的程序称为射频适配程序。

　　在实现过程中，使用CC2520 芯片作为无线网络收发设备。在Linux 内核中，并无CC2520 作为网络设备的驱动。为了实现使用CC2520 收发数据的功能，可以建立一个虚拟网络设备tun.字符设备tun 是内核空间和用户空间的数据接口，内核将数据包发送到虚拟网络设备上，数据包会被保存到设备的队列中，此时用户空间可以通过打开字符设备tun 并调用read 函数读取其中的数据，此时数据传递到了用户空间，程序可以对这些数据进行处理。

同样，用户空间程序可以通过write 函数将收到的数据包交给内核。这样就可以在上层有数据来的时候先经过6LoWPAN 的处理压缩，再通过驱动CC2520发送数据，在CC2520 收到数