基于GPRS和ZigBee多参数水质监测系统的无线传感网络节点设计(4)
图2.4 外围接口电路原理图
2.2.4 传感器监测节点接口驱动程序仿真与调试
1 Zigbee概述
Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据此协议进行的是是一种短距离、低功耗的无线通信。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术[13][14]。
在节点中，传感器节点就是利用zigbee进行数据传送到网关节点的，而网关节点的接收也是通过Zigbee协议来进行监测数据信息的接收的。
2 A/D接口驱动的设计
A/D转换是将信号放大调理电路所传送来的模拟信号量转为数字量，并将其送给发送模块CC2430内嵌的单片机来进行数据处理，所以A/D转换主要的流程是与单片机控制相关联，由其控制A/D的转换启动书数据的读取操作，并在单片机内部配置适合的寄存器存储数据等。具体的A/D驱动程序流程见图2.5：
图2.5 驱动程序流程图
如图2.5所示，A/D转换程序首先进行初始化，配置各个寄存器，并对执行清零，然后初始化A/D转换器，启动A/D转换，启动转换后判断转换结束信号（EOC），若EOC有效，则说明转换完一数据，然后进行数据的读操作，一个转换过程结束，若EOC无效,则转入清零EOC,进入再次启动A/D转换过程。
使用上面驱动程序进行仿真测试，测试结果如图2.6所示。
图2.6 A/D转换仿真测试
2.2.5电源模块电路
传感器节点电源模块电路设计的正确与否直接影响着节点能否正常运行。设计中一般设计固定的LDO模块电路，它是将电源系统传送来的电量进行稳压转换直接供给节点工作。本节点中电源模块同时需要给传感器及信号调理电路和微控制器及其外围电路供电。因此需要3.3V和±5V两种规格的电源。
电源模块电路如下图2.7所示，其供电来源可以是使用两块干电池供电，也可以采用其他的供电电源系统供电。
图2.7 电源模块
2.3 无线传感网络网关节点的设计
网关节点由数据采集模块、微处理模块CC2430 (包括微控制器MCU及无线射频芯片)、电源模块3个部分组成
2.3.1 网关节点总体结构
网关节点结构如图2.8所示：
图2.8 网关节点结构图
网关节点又称为路由器节点，是作为接收周围普通节点传来的检测信息，并将其处理和发送给控制中心的核心节点。此节点也是通过CC2430来接收普通节点传送过来的数字信息，并将这些较多的数据信息送给数据处理能力较强的ARM来处理，ARM是网关节点的核心处理器。ARM处理完数据信息后通过串行接口将数据发送给GPRS模块，采用ARM微控制器的一个I/O引脚通过软件延时方式产生低电平信号进行启动和控制GPRS模块将这些信息发送到固定IP的intnent网络，远端的控制中心可以通过登录固定IP的网址来实时得到这些检测数据信息。
2.3.2 器件的选型
ARM核心处理器的选择
ARM(Advanced RISC Machines)公司是全球领先的16/32位领先RISC微处理器知识产权设计供应商，它的出色性能加之来自第三方开发者广泛的支持，使得其可以满足设计者的使用要求。考虑到网关节点需要处理大量的数据信息，同时可以借助Linux操作系统更好的实现接口驱动与信息处理，所以论文设计中网关节点的核心处理器选用ARM9芯片，三星公司的S3C2440。
基于ARM核的产品有如表2.1所示：
表2.1 基于ARM核的产品
公司名称 型号系列
Intel公司 StrongARM系列和Xscale系列