创建经济实惠的无线传感器网络

主机控制器上的固件包含配置为HID类的Microchip标准USB协议栈；对于远程传感器单元使用相似的收发器初始化和数据传输程序；使用一台非常基本的状态机来控制RF无线电设备与PC间的数据传送。如果使用运行MS Windows?的PC，由于操作系统的多任务性质，无法始终保证时序精确。此外，我们不希望PC图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）软件过于复杂。因此，使用PIC18F14K50作为RF远程传感器单元与PC GUI应用程序之间的数据缓冲器。PIC? MCU用于保持TDMA时隙，以便在为PC缓冲采样数据时实现同步。PC应用程序已配置为每隔100 ms轮询一次USB HID设备，以获取任何可用的数据。在每个时隙/单元中增加了一个状态/控制字节，PC应用程序可轻松确定是否有新的传感器数据可用于屏幕更新。PIC18F14K50上的传感器数据缓冲器已配置为可处理多个RF数据包，以防PC应用程序没有及时读取可用数据。
　PC GUI软件
　　对于本应用，传感器数据通过GUI应用程序内的进度条显示，并且可以轻松记录以对远程传感器进行数据跟踪。软件的开发平台为Microsoft的Visual C#。软件可作为多个无线远程传感器单元实时行为的可视监控器，显示从每个无线传感器收到的实时数据。GUI通过USB HID类函数连接到主机控制器来轮询可用数据或控制系统行为，例如启动RF轮询、停止RF轮询和请求单次数据捕获等。
各种传感器类型
　　确定基本的RF传感器框架后，实际的RF远程传感器可以是从基本的温度监控器到加速（模拟或数字）监控器、数字输入（高/低电平检测）以及模拟电压监控（通过ADC转换为数字值）中的任何一个，甚至是基本的数字输出控制信号。通过这个简化的TDMA轮询方案，简单的RF框架还允许使用各种不同类型的远程传感器。
为传感器单元配对
　　每个传感器提供的信息都可包括一个惟一标识符、一个传感器类型指示符和原始传感器数据测量值。使用每个传感器单元的惟一标识符有助于将传感器单元与主机控制器配对。主机标识器可以向将指示哪些时隙可用的传感器发送各种控制命令，甚至从系统中移除传感器。主机控制器还可以发送组标识符，这样它将只轮询与该特定传感器组配对的传感器。遗憾的是，这已超出本文范围，但绝对可实现极其灵活易用的远程传感器网络。
安全增强功能
　　如果有人进行窃听并发送可对整个系统的完整性造成负面影响的虚假传感器数据，则会很容易对RF网络的安全产生危害。通过在RF网络中添加一个安全层，可以轻松防止这种危害。有多种安全方案和算法可用于惟一传感器验证，例如Microchip的KEELOQ?加密算法。甚至可以与更高级的加密算法（例如扩展的微型加密算法（eXtended Tiny Encryption Algorithm，XTEA）或高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）算法）结合使用，以加密从远程传感器传输到主机控制器的传感器信息。
　结论
　　本文介绍了如何实现可实时监控传感器行为的基本RF远程传感器网络。低成本RF收发器与MCU（如PIC18F14K50）的结合简化了此类系统的开发。远离无线传感器系统的时代无疑已成为过去。
本文所述的框架可用于近实时无线监控起重要作用的各种应用。如果远程传感器系统可以容许更大程度的延时，则完全可以使用本文所列的其他RF通信协议。这些备选协议的灵活性更高，但也需要更高端的MCU资源才能实现。此外，通过添加简单的惟一网络标识，基本的RF配对方案和加密算法可以使此类无线网络更加稳定可靠和安全。