總線分析儀在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的CAN總線互聯(lián)開發(fā)中的應(yīng)用

　　裝甲車輛狀態(tài)信息采集系統(tǒng)的信息采集單元通常采用CAN總線連接，某些情況下，車輛上裝和下裝之間的旋轉(zhuǎn)連接器由于沒有連線空間，需要無線通信模塊為上裝和下裝的CAN總線提供一個(gè)透明的無線通道。本文基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)給出一種無線通道的設(shè)計(jì)，主要包括CAN總線無線接入控制模塊電路設(shè)計(jì)以及無線傳感器節(jié)點(diǎn)的通信協(xié)議設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

　　2 電路設(shè)計(jì)

　　以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的CAN總線擴(kuò)展系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要由兩塊CAN總線無線接入控制模塊構(gòu)成，每個(gè)模塊的組成及各部分的作用是：無線傳感器節(jié)點(diǎn)的微控制器及存儲(chǔ)器模塊，接收對(duì)端無線接人控制模塊傳來的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，然后將數(shù)據(jù)交CAN控制器待發(fā)，同時(shí)接收CAN控制器傳來的數(shù)據(jù)并通過傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)端無線接入控制模塊；CAN控制器采用SJA1000，運(yùn)行CAN協(xié)議，為傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)提供CAN總線服務(wù)；收發(fā)器采用TJA1050作為CAN控制器與物理媒體的物理接口，為CAN控制器提供比特流服務(wù)。

　　3 無線傳感器節(jié)點(diǎn)

　　3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)

　　圖2所示為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件，包括傳感器模塊、微處理器模塊和無線通信模塊等三個(gè)功能部分。GAINTS系列節(jié)點(diǎn)使用AT-MEGA128單片機(jī)作為控制器和處理核心，無線通信模塊核心采用工作在433

　　MHz的單芯片低電壓CC1000收發(fā)器，該射頻芯片具有工作電壓低（2.1～3.6V均可工作）、能耗低、體積小等非常適合于集成的特點(diǎn)。它采用FSK調(diào)制方式，外部采用SPI的接口，可以和微控制器直接相聯(lián)。CC1000使用頻率為14.745

　　MHz的晶振作為驅(qū)動(dòng)，在該驅(qū)動(dòng)下面CC1000可以提供的最大數(shù)據(jù)傳輸率為19.2KB／s，也就是說每ms不到3個(gè)字節(jié)，這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)MAC層的協(xié)議是很有用的，在設(shè)置ACK等待時(shí)間和RTS-CTS等待時(shí)間的時(shí)候需要考慮這些參數(shù)。

　　3.2 通信協(xié)議設(shè)計(jì)

　　本文基于TinyOS底層通信接口進(jìn)行通信協(xié)議設(shè)計(jì)。對(duì)TinyOS編程采用的是nesC語言，這是一種類似C的語言，是對(duì)C的擴(kuò)展，也是結(jié)構(gòu)化的語言，是基于組件式的編程，模塊化的設(shè)計(jì)。nesC組件有兩種：Module（模塊）和Configuration（連接配置文件）。Module在模塊中主要實(shí)現(xiàn)代碼的編制，可以使用和提供接口，在它的實(shí)現(xiàn)部分必須對(duì)提供接口里的command和使用接口里的event進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

　　TinyOS是基于一種組件架構(gòu)方式的開源的嵌入式操作系統(tǒng)，一個(gè)應(yīng)用程序可以通過連接配置文件（a wiring specification）將各種組件連接起來，以完成它所需要的功能。TinyOS的應(yīng)用程序都是基于事件驅(qū)動(dòng)模式的，采用事件觸發(fā)去喚醒傳感器工作。tasks一般用在對(duì)于時(shí)間要求不是很高的應(yīng)用中，且tasks之間是平等的，即在執(zhí)行時(shí)是按先后順序，一般為了減少tasks的運(yùn)行時(shí)間，要求每一個(gè)task都很短小，能夠使系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)較輕；events一般用在對(duì)于時(shí)間要求很嚴(yán)格的應(yīng)用中，而且它可以優(yōu)先于tasks和其他events執(zhí)行，可以被一個(gè)操作完成或是來自外部環(huán)境的事件觸發(fā)，在TinyOS中一般由硬件中斷處理來驅(qū)動(dòng)事件。在TinyOS中由于tasks之間不能互相占先執(zhí)行，所以TinyOS沒有提供任何阻塞操作，為了讓一個(gè)耗時(shí)較長(zhǎng)的操作盡快完成，一般都是將對(duì)這個(gè)操作的需求及其完成分開來實(shí)現(xiàn)，以便獲得較高的執(zhí)行效率。由于在Tiny-OS中沒有進(jìn)程管理的概念，它對(duì)任務(wù)是按簡(jiǎn)單的FIFO隊(duì)列進(jìn)行處理的，對(duì)資源采取預(yù)先分配，且這個(gè)隊(duì)列里最多只能有7個(gè)未解決的任務(wù)。我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，主要處理三類事件，即串口接收數(shù)據(jù)事件、無線接收數(shù)據(jù)事件和定時(shí)器事件。