面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計
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數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器通過串口向匯聚節(jié)點發(fā)送的休眠設(shè)置命令的數(shù)據(jù)幀格式如表1所列。
Sleeping_Time表示節(jié)點要休眠的時間；Collecting_Time表示節(jié)點在休眠過程中的采集時間間隔；Current_Time是當(dāng)前的校準時間；Sensor_Flag表示傳感器開關(guān)的標志。休眠過程中到達采集時刻，進行環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、采樣和存儲。向采集節(jié)點發(fā)送當(dāng)前的校準時間，保證節(jié)點采集時刻精確和時間的同步。同時，傳感器的開關(guān)標志位可以控制打開或關(guān)閉哪幾路傳感器，采集用戶感興趣的環(huán)境數(shù)據(jù)。到達休眠時刻，節(jié)點醒來，連接網(wǎng)絡(luò)。
3.5充 電
為保證鎳氫電池對節(jié)點長期供電，節(jié)點硬件電路設(shè)計了1個充電控制電路對其進行充電管理。CC2430專門提供1個I／O口對供電電壓進行A／D采樣。當(dāng)供電的電源電壓不足時(即低于設(shè)定的值)，在軟件上會通過切換先讓另一組電源對節(jié)點進行供電，再打開太陽能的充電電路對電源充電。節(jié)點在通信和采集數(shù)據(jù)時功耗很大，因此在每一次通信和采集數(shù)據(jù)完成之后都會檢測當(dāng)前供電電壓值和當(dāng)前的充電電壓值，根據(jù)2個電壓值決定要不要進行電源切換、是否對電源進行供電以及充電是否完成。
3.6 異常處理
網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點在工作時可能出現(xiàn)一些異常，因此要對這些異常作糾錯處理，以保證節(jié)點的正常工作。
(1)新加入節(jié)點的異步
在全網(wǎng)節(jié)點處于休眠狀態(tài)時，若有新的節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，為保證其網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和其他節(jié)點同步，新加入的節(jié)點在搜索不到網(wǎng)絡(luò)時會按照默認的休眠設(shè)置進行休眠。休眠醒來繼續(xù)搜索網(wǎng)絡(luò)。以此循環(huán)直到搜索到網(wǎng)絡(luò)。
(2)數(shù)據(jù)出錯
數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器通過串口獲得的數(shù)據(jù)都要進行校驗處理，若校驗出錯，則拋棄該數(shù)據(jù)包，命令匯聚節(jié)點重發(fā)數(shù)據(jù)。
(3)無應(yīng)答
匯聚節(jié)點對某一采集節(jié)點發(fā)送上傳數(shù)據(jù)的請求命令，若該節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)沒有作出響應(yīng)，匯聚節(jié)點會默認該節(jié)點被拋棄，它將向下一個節(jié)點發(fā)送上傳數(shù)據(jù)的請求。
(4)無確認
匯聚節(jié)點收到采集節(jié)點的數(shù)據(jù)后都會向該節(jié)點發(fā)送一個確認的消息，表示數(shù)據(jù)已經(jīng)收到。而采集節(jié)點會根據(jù)有沒有接收到確認消息決定數(shù)據(jù)要不要重發(fā)。
結(jié) 語
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計很大程度上決定了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和長久性。任務(wù)調(diào)度機制和異常處理決定系統(tǒng)在工作時處于穩(wěn)定的狀態(tài)，而節(jié)點的充電管理系統(tǒng)保證了節(jié)點長期工作的能源供應(yīng)。系統(tǒng)可以按照用戶需要，在野外大量、準確地采集數(shù)據(jù)。本設(shè)計可用于在無人值守情況下長期監(jiān)測某一區(qū)域的環(huán)境信息，有著廣闊的應(yīng)用前景。
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