基于RF芯片的无线传感器网络节点设备设计

射频输入/输出匹配电路主要用来匹配器件的输入/输出阻抗，使其输入/输出阻抗为50 Ω。发射部分经过前端π型匹配网络向50 Ω垂直天线馈电，如果不希望采用上述匹配网络，可以采用T型PCB天线直接与器件相连。
3.2 软件设置
软件设置主要包括三个方面：主机调度函数、数据采集与处理方式、射频数据收发处理函数。对于应用多传感器的传感器网络节点设备，主机调度函数可以采用有竞争的中断方式进行全局调度。数据采集与处理方式依据硬件自身特点实现。下面通过描述性语言给出主机调度函数的实现思想：

CC2510内置一个可以在不同操作状态(模式)之间转换的状态机。应用该状态机，可以通过使用写入指令来实现状态之间的转换。图5给出了射频控制的状态转换图。这里借用MARCSTATE状态寄存器中读出的状态字作为各个状态的标识。

在节点工作过程中，设定两个激活状态：接收(RX)和发送(TX)，通过CPU向RFST寄存器中写入SRX和STX指令来实现状态的迁移。当RX被激活时，器件将处于接收状态，直至RX终止定时器超时或者成功地收到一个包。如果射频控制器当前位于发送状态，并且SRX写入，当前的发送状态被中止，开始向RX过渡。如果射频控制器当前位于RX状态，当STX或者SFSTX0N命令发布时，如果是畅通的信道就进入TX状态。如果信道不畅通，器件仍将处于RX状态。在任何时候，SIDLF命令总是能够迫使射频控制器进入空闲状态。
注意：由于使用了PQT、CS、最大同步字长和同步字评价模式，可以有效减少探测到错误同步字的可能性。在成功地接收到数据包以后，射频控制器将根据系统设置进入如下状态：
IDLE：空闲；
FSTXON：在TX频率时，频率合成器打开并且已经准备好。用STX激活TX；
TX：开始发送开端；
RX：开始搜寻一个新的包。
类似地，当TX被激活时，器件一直处于TX状态，直到当前的包被成功地发送出。然后状态会根据MCSMl.TXOFF_MODE设置提示的状态改变。有关状态转换条件需要根据实际应用场合人为地选择设定，在此不再赘述。

4 配置传感器网络节点间的通信
根据CC2510的特点，可以人为设定MAC层协议以完成节点间通信，从而构成星型或者网型(MESH)无线传感器网络。本文设计了一种基于载波侦听、冲突避免机制的可变包长的MAC层协议――MAC_S，采用8 bit地址标识各个无线传感器节点，该协议支持基于RSSI的LQI链路质量描述、物理层采用曼彻斯特码编码的2-FSK调制方式。在这里，可以利用CC2510中通过软件设定让信号通过一个高斯滤波器，从而产生一个GFSK调制信号。限于篇幅有关这一MAC层协议的细节将另撰文论述，这里仅简单介绍包格式及其处理过程。图6给出了上述MAC_S协议的包格式。

其中，4字节引导字用于标识报文开端，同步字用于提取同步信息，包长度通常包括自身在内的后续地址和载荷报文长度，校验域通过CRC-16算法进行校验。在发送模式下，包处理器过程如下：发送的数据帧被送入RAM中的缓存区进行相应的帧打包操作，取发送净荷依据转发表填入地址并计算包长度，将一定数量的可编程的开端字节，MAC_S协议用4个开端字节，然后添加两字节的同步字，在数字据中计算和加入CRC校验和并发送出去。在接收模式时，包处理支持将会分解数据包：首先进行开端检测、提取RSSI信息，然后进行同步字检测，接着检测地址、进行地址长度匹配并计算和检查CRC。最后将数据净荷提交上层进行处理，从而完成一次发送和接收交互。

5 结束语
CC2510是一款高集成度的工业用射频收发器，其MAC层和PHY层可以适用于多种协议标准，工作于2.4 GHz工业、科研和医疗频段。通过添加简单的外设，可构成功能强大的传感器网络节点设备。Chipcon公司在推出芯片的同时，还提供该器件的系列评估软件-Smart RFStusio。通过该软件设置可以对器件进行性能和功能测试，方便用户进行二次开发。