《无线传感器网络简明教程(第二)》,教学幻灯片PPT课件第5.pptVIP

电磁兼容问题容易导致微处理器和无线接收器出现不正常的工作状况。 因为微处理器有很多外部引脚，各引脚上的引线通常连接到节点内部的各个部位，受到干扰影响的可能性很大。 无线接收器本身就是用于接收电磁信号的，因此如果信号或强信号的高次谐波分量落在接收电路的通带范围内，就可能造成误码和阻塞等问题。 电磁兼容 3 5.2.2 传感器节点的模块化设计 电池供电是目前最常见的传感器节点供电方式。 按照电池能否充电，电池可分为可充电电池和不可充电电池； 根据电极材料，电池可以分为镍铬电池、镍锌电池、银锌电池、锂电池和锂聚合物电池等。 电源模块设计 4 5.2.2 传感器节点的模块化设计 常见电池的性能参数 电池类型 铅酸 镍镉 镍氢 锂离子 锂聚合物 锂锰 银铅 重量能量比/(W·h·kg ) 35 41 50~80 120~160 140~180 330 体积能量比/(W·h·L ) 80 120 100~ 200 200~280 320 550 1150 循环寿命/次 300 500 800 1000 1000 1 1 工作温度/℃ -20~60 20~60 20~60 0~60 0~60 -20~60 20~60 记忆效应 无 有 小 很小 无 无 无 内阻/mΩ 30~80 7~19 18~35 80~100 80~100 毒性 有 有 轻毒 轻毒 无 无 有 价格 低 低 中 高 最高 高 中 可充电 是 是 是 是 是 否 否 漏电流(%/月) 30 30 15 8 8 20 25 5.2.2 传感器节点的模块化设计 传感器网络节点的外围模块主要包括看门狗电路、I/O电路和低电量检测电路等。 由于电池寿命有限，当电池电量将要耗尽时必须要有某种指示，以便及时更换电池或提醒邻居节点。 外围模块设计 5 5.2.2 传感器节点的模块化设计 1、Mica系列节点 Mica系列节点是由U.C.Berkeley大学研制，Crossbow公司生产的无线传感器节点。 5.2.3 传感器节点的开发实例 MICAz系列MPR2400的实物 5.2.3 传感器节点的开发实例 多传感器模块MTS300/310 MTS510实物 串行网关MIB510 Stargate 网关SPB400 Mica系列产品的处理器均采用Atmel公司的ATmegal28L： Mica节点的无线通信射频芯片均采用Chipcon公司的CCXXXX系列射频产品。 Mica系列传感器板 5.2.3 传感器节点的开发实例 5.3 操作系统和软件开发 嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。 传感器网络节点的操作系统是运行在每个传感器节点上的基础核心软件。 1、网络节点操作系统的设计要求 5.3.1 网络节点操作系统 通常设计操作系统时需要满足如下要求： ① 代码量小，复杂度低，尽可能降低系统的能耗。 ② 能够适应变化的应用环境。 ③ 能快速响应。 ④ 能快速切换并执行多个并发任务。 ⑤ 能够使多个节点高效地协作完成监测任务。 ⑥ 提供方便的编程方法。 ⑦ 能实现对节点在线动态重新编程。 5.3.1 网络节点操作系统 2、TinyOS操作系统介绍 5.3.1 网络节点操作系统 ① 采用基于组件的体系结构。 ② 采用事件驱动机制，能够适用于节点众多、并发操作频繁发生的无线传感器网络应用。 ③ 采用轻量级线程技术和先进先出的任务队列调度方法。 ④ 采用基于事件驱动模式的主动消息通信方式。 1、传感器网络软件开发的特点和要求 通常传感器网络的软件运行采用分层结构 5.3.2 软件开发 传感器网络因资源受限、动态性强和以数据中心，网络节点的软件系统开发设计具有如下特点： ① 具有自适应功能。 ② 保证节点的能量优化。 ③ 采用模块化设计。 ④ 面向具体应用。 ⑤ 具有维护和升级功能。 5.3.2 软件开发 节点应用框架的组件 网络应用框架的组件 5.3.2 软件开发 3、传感器网络的软件编程模式 传感器网络的软件开发需要采取一定的编程模式，运用适当的编程框架来指导具体的程序设计。通用软件的编程模式并不完全适合于传感器网络的软件开发，为此需要考虑设计适合于传感器网络开发特征的编程模式，这里主要简介三种常见的编程模式. （1）抽象域编程 （2）以对象为中心的编程 （3）以状态为中心的编程模式 5.3.2 软件开发 后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 5.3.3 后台管理软件 数据库用于存储所有数据，主要涉及网络管理信息和传感器探测数据信息两种，包括传感器网络的配置信息、节点属性、探测数据和网络运行的一些信息等。 数据处理引擎负责传输网络和后台管理软件之间的数