基于CDMA的无线传感器网络网关节点设计研究-答辩稿

基于CDMA的无线传感器网络网关节点设计研究,作品展示,无线传感器网络,可见：网关节点是连接传感网络和公众网络的桥梁,无线传感器网络网关节点的研究现状,基于有线通信方式的以太网无线传感器网络网关 基于无线通信方式的WLAN无线传感器网络网关 基于无线通信方式的GPRS/CDMA无线传感器网络网关,无线传感器网络网关设计,设计思路 短距离网络选型 和 长距离网络选型 技术方案对比 技术方案对比 得出结论硬件设计 软件设计,短距离传输方案,IrDA方案蓝牙方案 UWB方案ZigBee方案,ZigBee技术特点及应用,ZigBee的特点主要有以下几个方面：低功耗低成本低速率短时延高容量高安全 Zigbee主要应用在距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间，典型的传输数据类型有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据。根据设想，它的应用目标主要是：工业控制（如自动控制设备、无线传感器网络），医护（如监视和传感），家庭智能控制（如照明、水电气计量及报警），消费类电子设备的遥控装置、PC外设的无线连接等领域。,公共网通信数据传输方案,GPRS通信Wi-Fi通信CDMA通信（通信质量好、低辐射、健康环保）,因此， 网关节点的设计结合了“ZigBee”+“CDMA”的通信方式,硬件设计,网关节点硬件总体框图,核心控制模块电路设计,核心处理器模块电路设计原理图,ARM处理器（LPC2132）振荡电路复位电路,存储电路 FM24CL04采用先进的铁电技术制造，可以象RAM一样快速读写，数据在掉电后可以保存10年，相对于EEPROM或者其它非易失性存储器，铁电存储器具有系统可靠性高，结构简单等优点。,ZigBee无线通信模块硬件电路图设计,ZigBee无线通信模块与原理图,天线接口电路设计 ZigBee无线通信模块的天线使用非平衡天线，因此采用非平衡变压器连接天线可使天线性能更好。电路中的非平衡变压器由电容C114和电感L100、L101、L102以及一个PCB微波传输线组成，整个结构满足RF输入、输出匹配电阻的要求。,天线接口电路原理图,CDMA无线通信模块硬件电路设计,电源电路设计,9V由外接稳压电源提供，EM200 CDMA1X模块使用4.2V电源，ZigBee无线通信模块和LPC2132的CPU的工作电压为3.3V。考虑到开发板供电电流的大小，4.2V由9V经三段稳压芯片LM2576转换得到，为EM200供电；3.3V由4.2V经SP6201芯片转换得到，为ARM和ZigBee模块供电,嵌入式程序设计,基于CDMA无线传感器网络网关节点的数据传输需要程序设计完成的功能有：ZigBee无线传感器节点到网关上ZigBee模块之间的数据传输；ZigBee模块到ARM微处理器串口0之间串行数据的读取；ARM微处理器串口0与ARM微处理器串口1之间数据的传输；ARM微处理器向EM200发送AT指令，采用TCP协议传输数据，使EM200与控制中心建立端到端的连接。分成两个部分：网关节点ZigBee无线芯片程序设计 网关节点ARM处理器程序设计,网关节点ZigBee无线芯片程序设计,设计思想 多个ZigBee模块采集数据后向网关节点发送，即多点对点传输软件实现的思想是：采用FDMA技术，即每个ZigBee模块分配一个特定的频率，按不同的频率在不同的信道上传输，而每个传感器节点和网关节点之间的传输又可以视为点对点通信 。,FDMA多点对点通信实现流程图,点对点通信发送数据帧格式定义,参数设定： 网络号 节点号 状态 电压 温度 1比特 1比特 1比特 2比特 2比特帧格式设定：,网关节点ARM处理器程序设计,ARM模块串口数据的传输是指数据由串口0从网关节点的ZigBee模块接收数据，然后发送给串口1，由于串口1连接EM200 CDMA模块，因此串口1中的数据进行处理之后，利用EM200内嵌的TCP/IP协议，编写AT命令，使EM200采用TCP方式向CDMA网络发送数据。,网关节点ARM处理器程序设计思想框图如下图：,ARM串口0中断接收流程图,ARM数据处理,ZigBee协议中定义的数据格式是字节，是定长；而通过EM200采用TCP协议发送的数据是字符串，又由于参数的数值是个变量，造成长度取值时可能不定，因此发送的字符串总长度是个变量 。用AT指令用TCP发送数据的格式：,测试及演示,测试结果,经过实际测试，该网关节点能够将ZigBee无线网络中的数据通过CDMA