无线传感器网络系统的设计

发器和无线SoC(无线单片机)还是有独特的地方，而且IEEE802.15.4和ZigBee协议栈等，也是具有一定难度的知识领域；好在目前在无线传感器网络和无线单片机方面，已经有大量的技术书籍可供参考，图四是一些无线传感器相关技术书籍，对入门无线传感器网络可能开卷有益；

图四 无线传感器网络相关部分技术书籍

其次，我们仍然需要一套容易使用的无线传感器网络（WSN）开发系统，这是因为：

3.1我们需要一套完整的软件编译开发平台，包括IAR和KEIL的编译调试环境，在线仿真器等必要的开发工具；

3.2我们进入无线传感器系统设计的难度重心，是尽快掌握无线传感器网络协议栈软件使用，同时尽快进入相关应用软件开发，所以我们需要一套已经完成高频测试的无线节点，网关，路由器和无线模块来进行硬件评估和运行我们的嵌入式应用软件和协议栈软件；

3.3我们需要相关温度，压力，加速度，光线，湿度等传感器接口到这个系统，方便我们系统设计；

3.4我们在进入一个陌生的技术领域时，往往会有很多的困难，我们需要相应的技术支持和知识支持；

目前，很多国内企业，都已经推出了各种无线传感器网络开发工具，图五是国内企业成都无线龙通讯科技公司的一种最新的，支持美国德州仪器TI CC2520无线收发器和TI ZIGBEE 2007/PRO协议栈的无线传感器网络（WSN）开发系统的新产品，包括在线仿真器，PC GUI网络监视控制软件，相关源代码无线传感器网络示范代码包装等，是快速进入无线传感器网络系统设计的可选择国产工具之一；

图五 无线传感器网络开发系统

四，设计无线传感器系统具体过程

当我们完成了上述的知识准备和相关开发工具准备后，我们就可以开始一个无线传感器设计过程了，下面，我们以一个家庭节能无线传感器网络系统为实例，看看一个无线传感器网络的实际过程；

家庭节能系统框图如图六所示：

图六，采用ZIGBEE网络技术的家庭节能系统

从图我们看出，家庭中的电器，包括空调，洗衣机，冰箱等，构成一个典型的无线传感器网络，通过能源管理网关和安装在户外的无线转发路由器，实时传输到能源公司电脑化管理网络和数据库，实现对家庭能源的管理；

设计任务包括设计嵌入到家电内部的无线传感器网络单元（无线节点），家庭无线显示单元和家庭能源控制单元（无线节点或者无线路由器），能源管理网关（无线网关）等；

首先，我们采用无线龙WSN无线传感器开发系统平台提供的多个无线SoC模块（内含CC2430等无线单片机），下载TI ZIGBEE 协议栈和聪明能源相关代码，进行无线通讯效果，可靠性评估，该软件包是有TI公司免费提供的（经过无线龙工程师的实际测试和评估），可以免费用于技术开发；图七是软件结构：

图七, ZIGBEE 聪明能源软件包

使用强大的KEIL和IAR编译开发环境，在线仿真器等调试工具，完全开源的ZIGBEE协议栈软件，应该可以很快完成无线节点和路由器，网关的性能评估，通讯可靠性评估和ZIGBEE无线通讯代码开发；

然后，我们可以仍然直接使用这些无线SoC的模块，添加我们的应用设计，例如LED和LCD显示部分，可以显示实时的电费是多少，家里有没有能源浪费等；同时，设计相关我们需要的控制电路，如开关控制，电机控制，以在需要时，对空调器等电器，进行节能控制；

由于在无线龙提供的开发工具中，有一套网络协议分析监视仪，我们可以在测试过程中，清楚的监视到各种在空气中的传输的无线包装内容，从而很快确定我们的无线通讯软件代码是否正确；

由于使用现成的高频模块，我们避免了在入门时，涉及高频技术的困难，而是将主要精力集中到最主要的方向，我们的应用代码和我们的应用需要的硬件设计，这样就大大加快了系统产品化的进度；对于客户订单中，产品最后使用的无线模块，我们可以容易的找到OEM专业厂家来生产完成；

如果一切顺利，3－4个星期，这个ZIGBEE家庭节能系统，有希望完成。