硬件系统设计优化方案

①传感器节点的硬件设计

传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位,是构成无线传感器网络的基础平台。本书中的传感器节点由传感器模块、主处理模块、无线通信模块和电源四部分组成。传感器模块负责采集温度、湿度、光照度等参数和数据的模数转换;主处理器模块负责控制整个传感器节点的操作,存储和处理它自身采集来的数据以及从其他节点发送来的二进制信息;无线通信模块负责与其他的节点进行通信以及交换控制信息和收发数据。电源部分主要给传感器模块、处理模块、无线通信模块供电。传感器节点的硬件结构如图8.5所示。

图8.5　传感器节点的硬件结构

②无线网关的硬件设计(www.xing528.com)

在该系统中无线网关是无线传感器网络与监测中心服务器的中转站,负责发送命令、接收下层节点的请求与数据,承担着无线传感器网络中各节点与监测中心的数据交换任务。网关的硬件体系结构如图8.6所示,主要包括主处理器、扩展存储器单元、射频收发模块和GPRS通信模块,另外还包括以太网接口以及扩展接口等。

图8.6　网关的硬件体系结构

考虑到网关控制功能多、数据流量大,需要处理能力强的微处理器,本节讲述的系统设计采用Intel公司推出的基于Intel Xscale内核技术的新一代嵌入式微处理器芯片PXA270处理器。该处理器兼容ARM 体系结构V5TE,最高运行频率为624 MHz。通过PXA270处理器的存储器总线接口外扩了64 MB的NANDFLASH 以及64 MB的SDRAM 存储芯片。射频收发模块还是采用CC2420,通过它可与传感器网络节点实现双向通信,接收传感器节点发送过来的数据信息,向节点发送控制命令等。GPRS模块采用了Sony-Ericsson公司的通信模块GM47。GM47内嵌了TCP/IP协议栈,带有GSM/GPRS全套语音和数据功能。GPRS模块作为网关与互联网相连接的接口,负责将数据发到互联网上以及接受互联网的控制信息等。