无线传感器网络节- 点技术 课件.pptVIP

少见原因引起的颅内静脉窦血栓形成课件突发心跳呼吸骤停抢救应急演练课件小学英语教学法英语教学原则阻滞剂在减低非心脏手术 《无线传感器网络》讲义 第二章 节点技术 2014年3月 MICA2 mote by Intel and the University of California, Berkeley 第二章 节点技术 2.1 节点体系结构 2.2 节点设计原则 2.3 处理器模块 2.4 无线通信模块 2.5 传感器 2.6 节点能耗分析 2.7 常用节点介绍 2.1 节点体系结构 传感器网络节点作为传感器网络的硬件平台具有端节点和路由双重功能：一方面实现数据的采集和处理；另一方面将数据融合经多跳路由传送到汇聚节点，最后经互联网或其它通信网络传送到观察者。 无线传感器网络节点是一种微型化的嵌入式系统。 构成了无线传感器网络的基础支撑平台。 2.2 节点设计原则 在设计无线传感器网络节点时，主要遵循以下原则： （1）低成本 成本的高低是衡量无线传感器网络节点设计好坏的重要指标。通常，无线传感器网络规模较大，节点数量可能多达数百个甚至上千个。在大规模部署的情况下，单个节点的成本问题就尤为突出。只有成本低才能大量布置在目标区域中，体现出传感器网络的各种优点。因此，就要求无线传感器节点的各个模块的设计不能特别复杂，使用的所有器件都必须是低功耗的。最终目的是，在能够满足系统需求的前提下，将硬件成本降到足够低。 UC Berkeley: COTS Dust 2.2 节点设计原则（续） （2）具有足够的数据处理及存储能力 无线传感器网络节点担负着环境数据采集和数据传输的功能。数据采集过程通常要对所采集的数据进行必要的处理及存储工作，这要占用一部分处理器与存储器资源；同时，由于节点要将所采集的数据通过无线发送，所以要对数据进一步加工，将数据组成能够满足网络要求的数据包格式，并由处理器将数据送往无线通信模块部分。另外，无线传感器网络节点还担负着路由功能，即将所接收到的数据包向下一跳节点进行转发，路由功能也会消耗节点一部分处理器和存储器资源。因此，节点要具有足够的数据处理和存储能力，能够同时完成数据采集和数据传输功能。 JPL: Sensor Webs 2.2 节点设计原则（续） （3）低功耗 节能是无线传感器网络节点设计最主要的问题之一。无线传感器网络节点一般采用电池供电，并且大多数工作在野外环境或者人员不宜到达的地方，因而不可能随时更换节点的电池，这就要求节点能够在有限的电源供电的情况下，工作的时间尽可能长，以延长网络的寿命。节点本身需要具有低功耗技术，能量的节约需要节点硬件和软件配合实现。 Dot Mote 2.2 节点设计原则（续） （4）可扩展性和灵活性 可扩展性也是传感器节点设计必须考虑的问题，实现方法之一是定义统一、完整的外部接口。在需要添加新的硬件部件时可以在现有节点上直接添加，而不需要开发新的节点。即传感器节点应当在具备通用处理器和通信模块的基础上拥有完整、规范的外部接口，以适应不同的部件。体现在传感器模块上，根据不同的应用场合需要，无线传感器网络节点应该具有不同的传感器接口，可以与不同的传感器相结合，进行灵活的配置。本特性也需要传感器节点硬件和软件配合实现。 Mica node 2.2 节点设计原则（续） （5）微型化 微型化是无线传感器网络追求的终极目标。只有节点本身体积足够小，才能保证不影响目标系统环境或者造成的影响可以忽略不计；另外在某些特殊场合甚至要求目标系统能够小到不容易被察觉的程度。 （6）稳定性和安全性 设计的节点要求各个部件都能在给定的外部环境变化范围内正常工作。在一定的温度、湿度、压力等外部条件下，传感器节点各个部件应该能够保持正常的功能。 weC Mote 2.3 处理器模块 处理器模块是整个无线传感器网络节点硬件平台中最核心的部件，处理器的性能直接影响节点的性能。 处理器决定了节点的数据处理能力、路由算法的运行速度以及传感器网络的复杂程度。同时在一定程度上影响了节点的整体能耗和节点的工作寿命。 处理器模块的选择还决定了传感器节点软件系统的开发工具和开发周期，以及是否使用嵌入式操作系统，现有的上层软件是否可以方便的移植等。 2.3 处理器模块（续） 目前使用的三种主流微处理器： 美国Atmel公司推出的高性能8位单片机系列AVR芯片 美国TI公司推出的高性能16位单片机MSP430系列微型处理器 CHIPCON公司（现被TI收购）推出的CC2431芯片。 2.3 处理器模块（续） （1）美国Atmel公司推出的高性能8位单片机系列AVR芯片。 AVR处理器根据芯片存储空间的不同，分为ATMega8，ATMegal6，ATMega64及ATmegal28