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LM3S1138与CC2420的无线传感器网络通信




关键词:


引 言
    无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合智能信息系统,由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成。它是通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络,具有低功耗、低成本、分布式、自组织、快速展开、抗毁性强等特点。无线传感器网络能够实时监测系统并及时反馈信息,以实现复杂的指定范围的目标检测与跟踪,具有广阔的应用空间。本文介绍使用LM3S1138微控制器和CC2420无线射频芯片构建无线传感器网络节点的方法,并说明了如何实现点对点的通信传输。


1 硬件节点设计
1.1 网络节点设计
    无线传感器网络由网络中的多个网络节点构成。用模块化的设计方法,节点的硬件由微控制器模块和无线射频模块组成。其中,微控制器模块包含处理器核、数据存储电路和A/D转换器等,根据不同的需求还可以连接其他传感器模块。网络节点硬件结构如图1所示。

1.2 LM3S1138微控制器
    微控制器选用Luminary公司的LM3S1138。它采用32位RISC结构的Cortex-M3处理器核,具有64 KB单周期Flash,16 KB单周期访问的SRAM,4个通用定时器模块(GPTM)(每个提供2个16位定时器),16位ADC事件触发器,兼容ARM FiRM的看门狗定时器,2个同步串行接口(SSI),3个完全可编程的16C550型UART(支持IrDA),3个独立集成的模拟比较器,2个I2C模块,9~46个GPIO(具体数目取决于配置),片内低压差(LDO)稳压器(具有可编程的输出电压,用户可调节的范围为2.25~2.75 V),遵循IEEE 1149.1—1990标准的测试访问端口(TAP)控制器(通过JTAG和串行接口进行调试访问,完整的JTAG边界扫描),6个复位源,以及可编程的时钟源控制(可对单个外设的时钟进行选通以降低功耗)。Cortex-M3是ARM公司为要求有快速中断响应能力的深度嵌入式应用而设计的一款低功耗嵌入式处理器。它具有门数少、中断延迟短、调试成本低的特点,采用ARMv7-M架构,是一个可综合、高度可配置的处理器。Cortex-M3包含一个高效的哈佛结构三级流水线,可提供1.25 DMIPS/MHz,工作频率为50 MHz,采用兼容Thumb指令的Thumb-2指令集以获取更高的代码密度。它采用硬件除法和单周期乘法;集成嵌套向量中断控制器(NVIC),34个中断具有8个优先级;带可选的存储器保护单元(MPU),提供特权模式来保护操作系统的功能;非对齐式数据访问使数据能够更为有效地安置到存储器中;精确的位操作(bit-banding)不仅最大限度利用了存储器空间,而且还改良了对外设的控制。本文的硬件平台选用以LM3S1138为主控芯片的EasyARM1138开发板。

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