基于ZigBee的无线传感器网络节点的研究与实现

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融合了传感器、嵌入式计算、无线通信、分布式信息处理等多学科知识为一体的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,是目前国际前沿研究热点之一。其能够通过各类集成化的传感器协同完成对各种检测对象的实时感知、采集和监测,并将这些信息在无线多跳网络中传送给用户,采用IEEE802.15.4标准的ZigBee协议以其在低功耗、低复杂度、自组织等方面的优势,逐渐成为了无线传感器网络的首选通信协议。现有无线传感器网络研究的软硬件平台均依赖于国外公司价格不菲的开发套件,且协议栈复杂的API函数大大加长了应用开发周期。如何在有限的硬件条件下实现大规模自组织网络的高效通信为无线传感器网络协议提出了新的挑战。  本论文以TI的CC2430芯片为核心设计了两种类型的无线传感器网路节点硬件平台,即终端和协调器节点。使用Protel99SE对系统的硬件电路原理图和PCB板进行设计和制作;以TI的Z-Stack2006协议栈为软件平台,以IAR为软件开发环境,以C语言为软件编写语言,详细研究Z-Stack协议栈的实现方式,针对本论文设计的两种节点硬件平台的应用需求,对协议栈组网方式进行修改,实现了协调器节点和终端节点的成功组网;从应用角度封装协议栈,设计了一套基于串口配置的用户命令集以方便用户控制;最后,以室内温度监测为应用实例,实现了组网和数据传输,验证了ZigBee软硬件平台和封装的用户指令的可用性。  本设计实现的ZigBee软硬件平台,对于ZigBee技术和无线传感器网络的应用研究具有一定的参考价值和实际意义,为ZigBee无线技术在工业、农业、家庭建筑和环境监测等方面的进一步应用提供了相关的软硬件基础平台,同时也为对ZigBee协议本身的研究与改进提供了相应的工作基础。
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