基于CC1110的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

0引言

WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))是一種基于多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)，通過部署在監(jiān)測區(qū)域的大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)，協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。WSN技術(shù)在美國商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評論的預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展報(bào)告中，分別被列為21世紀(jì)最有影響的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的10大技術(shù)之一。WSN在軍事、民用及工商業(yè)領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。通過WSN，在軍事領(lǐng)域，可將戰(zhàn)場上獲取的信息及時(shí)迅速地傳回指揮部；在民用領(lǐng)域，可以應(yīng)用在智能家居、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健災(zāi)害預(yù)測等；在工商業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用于工業(yè)自動化及空間探索等。WSN是當(dāng)今國內(nèi)外通信領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。

在WSN中，傳感器節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中最基本的單元，是構(gòu)成WSN的基礎(chǔ)。傳感器節(jié)點(diǎn)一般由傳感器單元、處理器單元、無線通信單元及電源供應(yīng)單元4部分組成。傳感器節(jié)點(diǎn)采用電池供電，節(jié)點(diǎn)能量有限，而且它的數(shù)據(jù)處理能力、存儲能力及節(jié)點(diǎn)間通信能力也有限，因此，傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的好壞將直接影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。本文根據(jù)上述特點(diǎn)要求，采用CC1110芯片設(shè)計(jì)WSN節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)結(jié)果較好地滿足了特點(diǎn)要求。

1CC111O芯片簡介

CC1110芯片是美國TI公司的一款1 GHz以下頻帶的低功耗RF(射頻)SoC(片上系統(tǒng))解決方案。該芯片采用Chipcon公司Smart RF 04技術(shù)，以0.18 μmCMOS工藝制成，只需極少外部元件就可以構(gòu)成性能穩(wěn)定且功耗極低的SoC。

CC1110芯片的工作電壓為2.0 V～3.6 V，具有豐富的外圍接口。片內(nèi)具有21個(gè)GPIO、2個(gè)USART接口和可編程看門狗計(jì)時(shí)器；擁有1個(gè)16位定時(shí)器、3個(gè)8位定時(shí)器以及隨機(jī)數(shù)發(fā)生器；嵌入式128位AES安全協(xié)處理器和強(qiáng)大的DMA功能等。在RF性能上，具有高靈敏度(在1.2 kBaud的速率下為-110 dBm)和較高的接收靈敏度和阻塞功能；支持2-FSK、GFSK和MSK等調(diào)制方式，頻率范圍為300。MHz～348 MHz、391 MHz～464 MHz及782 MHz～928 MHz；支持?jǐn)?shù)字RSSI／LQI；最大輸出功率可以達(dá)到10 dBm，最大數(shù)據(jù)率可以達(dá)到500 kBaud。

總之，CC1110具有高集成度與低功耗特性，在6 mm×6 mm的QLP封裝中，集成了CC1101 RF收發(fā)器、增強(qiáng)型8051微控制器、8／16／32 kB Flash存儲器及1／2／4 kB RAM等強(qiáng)大功能；擁有4種功耗管理模式，從低功耗狀態(tài)切換到工作狀態(tài)的過渡時(shí)間非?？?。因此，適用于報(bào)警與安全、自動讀表、工業(yè)監(jiān)控以及樓宇自動化等領(lǐng)域，能夠滿足WSN對電池使用壽命、尺寸、成本以及產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間的要求。