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基于WiFi的无线传感器网络设计与研究

发布时间:2020-07-21 17:37:46 阅读: 来源:衬胶设备厂家

0 引 言 无线传感器网络(WSN)综合了微机电技术、传感器技术、嵌入式技术、网络技术以及无线通信技术,能够协作地实时感知和采集网络分布区域内的各种信息,并进行处理,再以无线方式传送给用户终端。无线传感器网络由大量体积小,成本低具有无线通信、传感、数据处理能力的传感器网络节点组成。1 Wi-Fi Wi-Fi(Wireless Fidelity)是无线通信标准IEEE 802.11,它是一种无线局域网的标准。在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点(AP)、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。Wi-Fi工作在2.4 GHz的ISM频段上,总数据传输速率为2 Mb/s。两个设备之间可以自由直接地进行通信,也可以在基站或者访问点的协调下进行通信。采用Wi-Fi的WSN,不仅能够享受到成熟的Wi-Fi技术带来的好处,还能在单节AA电池下维持数年的使用寿命。与ZigBee无线传感器网络比较,Wi-Fi网络则更成熟,在设备互操作上具备明显优势,比ZigBee有更长的通信距离、更快的通信速率。基于IP的联网技术能够非常方便地实现与已经安装在企业和家庭中的网络进行无缝连接,而且还具有更好的安全性。

本文引用地址: 硬件设计 无线传感器网络节点主要由传感器模块、处理器模块、无线收发模块、电源模块构成,如图1所示。

数据处理和控制模块是传感器节点的核心,它主要实现设备控制、任务调度、资源管理、功耗管理等功能。GainSpan公司推出的Wi-Fi芯片GS1010,将两个ARM7 32位微处理器、384 KB闪存、224 KB SRAM,A/D,RTC和802.11无线芯片以及一整套丰富的外部I/O外设等全部设计在一只非常小的QFN封装微型单芯片中。它可将无线传感器网络的处理器模块和无线收发模块集成在一起,实现无线传感器网络节点的无线化、微型化。高度集成的无线SoC设计,可减少系统成本,降低应用设计的复杂性,使设备功耗非常低。灵活配置的多个I/O接口,可以与多个传感器相连接,系统设计更容易整合。

3 软件设计 μC/OS-Ⅱ的前身是μC/OS,它是一种免费公开源代码的实时操作系统,具有执行效率高,占用空间小,实时性能优良和可扩展性强等特点。它包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。这里的无线传感器网络的软件设计包括:无线功能(802.11)、GS1010 APIs、电源优化管理、网络管理、系统管理和配置、I/O的服务和驱动程序、安全等,如图2所示。

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