无线传感器网络在海洋水环境监测系统的应用

0中前导序列长度和开始帧分隔符是能设置的，默认值4字节和1字节，是符合IEEE.80 2.15.4协议的；物理头位为1字节，帧控制和序列号分别为2字节和1字节：地址和源地址共6字节，待发数据段长度为帧长度减去地址和帧校验序列。当MODEMCTRL0.AUTOCRC控制位置位时，这个帧校验序列自动产生2字节，并由CC2420硬件自动插入。

　　3 软件设计

　　本设计中，无线传感器网络是一个多路的自组织无线网络，可以实现自动组网，自动路由查询，自动数据采集与传输，软件设计上必须能够实现多跳自组织的功能。另外，传感器节点必须要求极低的功耗，而低功耗除了硬件设计上的低功耗外，更重要的是软件设计的低功耗。

　　此无线传感器网络终端在开机后首先进行自检，如果自检失败了，则进行硬件故障提示，而且自动关机。在自检通过后，进一步判断工作模式。传感器节点在自检通过后进入接入状态，如果接入失败则进入等待状态。处于等待状态的节点关闭射频收发器以节省功耗，当等待定时器溢出时，节点再次回到接入状态进行新的介入尝试。如果节点接入成功便转入业务状态。处于业务状态的节点，完成数据的采集与传输，对近节点数据的中继转发，新节点入网的介入确认等操作。节点为了实现低功耗，必须在业务状态（活动状态）与休眠状态之间轮换。

　　软件开发以IAR Embedded Workbench V2.10为平台，采用C语言编写。节点的MSP430系列单片机支持C语言程序设计。适用于MSP430系列的C语言与标准C语言兼容程度高，大大提高了软件开发的工作效率，增强了程序代码的可靠性、可读性和可移植性。软件编程的基本思想是：先对SPI、CC2420控制端口初始化，使能SPI、UART端口，使能ADC,开机后，就可以运行任务程序，实现接收或发送数据及命令了。

　　传感器节点、汇聚节点的工作流程如图5所示。

对于网关节点的设计，接收数据部分仍采用CC2420无线收发模块，可以采用统一的传输协议，保证传输的可靠性；由于还要进行数据的处理，网关节点就不附加传感器了，以便提高处理器对数据的处理能力，MCU统一采用MSP430F149单片机；同时，监控中心一般远离监测点，需要采用GPRS模块来实现数据的远程传输。其工作流程如图6所示。

　　4 结论

　　本文设计的有关海洋水环境监测的无线传感器网络综合运用了无线传感技术、嵌入式计算技术、现代网络技术、无线通信技术和分布式智能信息处理技术，将功能相同或不同的无线智能传感器构成网络化、智能化的传感网络，大大提高了监测海洋各项参数的传感器的监测能力。这样的基于无线传感器网络的实时监控系统采用中短距离、低功耗无线网络，射频传输成本低；可根据需要采用多种供电模式，节能效果好；可实现灵活的快速组网和自动配置，扩展性好。