WSN硬件介绍：了解RF2实验箱的感知设计

感知RF2物联网实验箱的无线传感器网络开发平台主要硬件包括：C51RF-CC2530-WSN仿真器、ZigBee无线高频模块、节点底板、传感器模块，以及其他配套线缆等。

网关节点由节点底板+ZigBee无线高频模块组成。

传感器节点由节点底板+ZigBee无线高频模块+传感器模块组成。

路由节点硬件组成与传感器节点相同，软件实现功能不同。

1.网关节点

网关节点实物如图6-5所示。

图6-5　网关节点实物图

网关节点通过USB口和计算机（PC机）实现通信；通过网关内置ZigBee模块和各无线传感器网络节点实现通信。网关节点是将所有节点数据汇总、分析、存储和发送的机构。

它的工作流程是：当计算机发送命令以后，网关接收命令，首先判断是不是可用的命令，如果可用，根据命令判断计算机需要哪个节点的信息，并向该节点发送命令要求将对应数据传回网关，然后再将接收到的指定节点的信息按既定格式发送给PC机，并通过传感器网络软件显示出来。

2.传感器节点

传感器节点硬件电路板如图6-6所示，主要包括1块节点底板、1块传感器模块与1块ZigBee模块。可根据需要更换传感器模块。

图6-6　传感器节点

节点底板型号为SMBD。传感器模块型号为SENSOR-XX-VX.XX（X为任意数字）。

传感器节点在无线ZigBee传感器网络系统既可用作普通传感节点，也可用作无线ZigBee网络中的路由节点。

传感器节点主要功能包括温度采集、光照度采集、BEEP（蜂鸣器）、LED测试小灯、数据发送等。

传感器在采集到温度值或者光照度值后，通过ZigBee模块内CC2530单片机的AD将其转换为数字电压，通过ZigBee无线模块射频部分将其发送给路由节点或者网关。可以通过PC机软件对它进行直接访问，例如，可以通过PC机控制传感器节点完成LED小灯的测试。

3.节点底板

节点底板如图6-7所示，因版本不同，实物外观可能有所不同。其主要包括ZigBee仿真下载接口，ZigBee模块接口、传感器模块接口、液晶屏、功能开关、外接电源接口、电源开关、复位开关及电池盒。

图6-7　传感器节点

节点底板采用2种电源供电方式，分别是外接电源接口和电池供电。

4.传感器模块

节点传感器由模块构成，主要传感器模块如表6-1所示。

表6-1　节点传感器模块的类型及采用的主要芯片和元器件

续表

5.ZigBee模块

在网关中配套的ZigBee模块采用TI的ZigBee芯片CC2530。ZigBee模块主要由ZigBee芯片、晶振、天线、扩展引脚及LED灯等组成，其实物如图6-8所示。ZigBee无线模块CC2530工作于2.4 GHz的ISM频段。(www.xing528.com)

图6-8　ZigBee模块实物图

ZigBee新一代SOC芯片CC2530是真正的片上系统解决方案，支持IEEE 802.15.4标准/ZigBee/ZigBee RF4CE和能源的应用。拥有256字节的快闪记忆体，支持新RemoTI的ZigBee RF4CE，这是业界首款ZigBee RF4CE兼容的协议栈，允许芯片无线下载，支持系统编程。此外，CC2530结合了一个完全集成的、高性能的RF收发器与一个8051微处理器，8 KB的RAM，32/64/128/256 KB闪存，以及其他强大的支持功能和外设。

CC2530提供了101dB的链路质量，优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性，4种供电模式，多种闪存尺寸，以及一套广泛的外设集——包括2个USART、12位ADC和21个通用GPIO。它拥有优秀的RF性能、选择性和业界标准增强8051MCU内核，支持一般的低功耗无线通信，CC2530还可以配置TI的标准兼容或专有的网络协议栈（RemoTI、Z-Stack、或SimpliciTI）来简化开发。CC2530可以用于的应用包括远程控制、消费型电子、家庭控制、计量和智能能源、楼宇自动化、医疗及更多领域。

CC2530模块采用统一20针扩展接口，引脚排列如图6-9所示。

图6-9　CC2530模块所采用的20针扩展接口引脚排列图

6.仿真器介绍

C51RF-3仿真器是C51RF无线ZigBee开发技术的核心，如图6-10所示。C51RF-3仿真器具有在线下载、调试、仿真等功能。从图可以看出，C51RF-3仿真器外形非常简洁，具有一个USB接口、一个复位按键及一根仿真线。

图6-10　C51RF-3仿真器

USB接口：将C51RF-3仿真器与计算机有机的连接起来。C51RF-3仿真器通过此接口与计算机进行通信，CC2430/CC2431/CC2530等ZigBee模块的开发下载、调试（DEBUG）、仿真等功能都由此接口来实现。

复位按键：实现C51RF-3仿真器的复位，在需要重新下载、调试（DEBUG）、仿真时，可通过此按键来实现硬复位。

仿真线：这是一根10芯的下载、调试（DEBUG）、仿真线，通过它与CC2530的ZigBee模块进行连接。

C51RF-3仿真器具有以下特点：

（1）USB接口使C51RF-3开发与计算机连接更加简单快捷。

（2）高速代码下载。C51RF-3仿真器提供高达129 kb/s的下载速度，把程序下载到CC2530的ZigBee模块只需几秒就能完成。

（3）在线下载、调试、仿真。

（4）硬件断点调试。类似JTAG的硬件断点调试，可实现单步、变量（寄存器）观察等全部C51源代码水平的在线调试（DEBUG）功能。

（5）支持IAR的C51编译/调试图形IDE开发平台。

（6）专业设计，系统稳定可靠，噪声干扰小。