用于无线传感器网络的节点制造技术

本发明专利技术公开了一种用于无线传感器网络的节点，包括数据处理单元、通信单元、传感器板和供电单元，该网络节点还包括传感器板插槽，用于连接传感器板；数据处理单元包括多个时钟寄存器和外设寄存器，为该节点提供三套时钟，三套时钟包括为数据处理单元的低速外围模块提供时钟信号的辅助时钟，为数据处理单元提供时钟信号的系统主时钟，以及为数据处理单元的高速外围模块提供时钟信号的子系统时钟；数据处理单元还用于通过设置寄存器的控制位改变节点的工作模式，工作模式包括活动模式和多个低功耗模式。本发明专利技术的用于无线传感器网络的节点功耗较低、扩展性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传感器网络中的节点，尤其涉及一种功耗低、扩展性强的用于无线传感器网络的节点。
技术介绍
无线传感器网络被认为是21世纪最重要的信息技术之一，它将逻辑上的信息世界与客观的物理世界融合在一起，改变了人类与自然界的交互方式。无线传感器网络由随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成，借助于节点中内置的形式多样的传感器探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多的物理量。在通信方式上，虽然可以采用无线、红外和光等多种形式，但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合无线传感器网络。无线传感器网络在军事、工业、交通、安全、医疗、探测以及家庭和办公环境等很多方面都有着广泛 的用途，其研究、开发和应用关系到国家安全、经济发展等各个重大方面，近年来在国际上引起了广泛的关注。可以说无线传感器网络是在特定应用背景下，以一定的网络模型规划的一组传感器节点的集合，而无线传感器节点是为无线传感器网络特别设计的微型计算机系统。由于应用的特殊性，在传感器节点的设计中，需要考虑很多的因素。1.低功耗由于传感器节点的体积微小，通常携带能量十分有限的电池。由于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广，而且部署区域环境复杂，有些区域甚至人员不能到达，所以传感器节点通过更换电池的方式来补充能源是不现实的，因此低功耗成为最基本的要求。2.小型化无线传感器节点应该在体积上足够小，保证对目标系统本身的特性不会造成影响，或者所造成的影响可忽略不计。3.扩展性无线传感器节点需要定义统一、完整的外部接口，在需要添加新的硬件部件(如其它类型的传感器)时可以在现有节点上直接添加，而不需要重新开发新的节点。节点可以拆分成多个组件，组件之间通过标准接口自由组合。另外扩展性还体现在可以方便的对无线传感器节点中的软件进行是升级。相对于传统无线网络节点，无线传感器网络节点还具有通信能力有限的技术特点，传感器网络的通信带宽较窄，节点间的通信单跳距离通常只有几十到几百米。一般要求通信成本低、能耗低、支持多跳Zigbee协议。4.低成本由于无线传感器网络节点低功耗和小型化的限制，在实际应用中，往往需要在其工作区域大范围高密度的布置节点，因此无线传感器节点对其成本有比较严格的要求。现有技术中的无线传感器网络节点的功耗较大，需要经常更换电池，另外且扩展性不强，在需要添加新的硬件部件时，需要重新开发新的节点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中无线传感器网络节点功耗大、扩展性不强的缺陷，提供一种功耗较低、扩展性强的无线传感器网络节点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种用于无线传感器网络的节点，包括数据处理单元、通信单元、传感器板和供电单元，所述传感器板采集数据，并发送给所述数据处理单元，所述数据处理单元对接收的数据进行处理并通过所述通信单元发送给其他网络节点，所述供电单元为整个节点提供能量，该网络节点还包括传感器板插槽，用于连接传感器板； 所述数据处理单元包括多个时钟寄存器和外设寄存器，为该节点提供三套时钟，所述三套时钟包括为所述数据处理单元的低速外围模块提供时钟信号的辅助时钟，为所述数据处理单元提供时钟信号的系统主时钟，以及为所述数据处理单元的高速外围模块提供时钟信号的子系统时钟；所述数据处理单元还用于通过设置寄存器的控制位改变节点的工作模式，所述工作模式包括活动模式和多个低功耗模式。本专利技术所述的用于无线传感器网络的节点中，所述数据处理单元为MSP430系列混合信号处理器。本专利技术所述的用于无线传感器网络的节点中，所述通信单元为芯片CC2420。本专利技术所述的用于无线传感器网络的节点中，所述供电单元包括2节AA电池和稳压电路。本专利技术所述的用于无线传感器网络的节点中，所述传感器板插槽为16针插槽。本专利技术产生的有益效果是本专利技术的用于无线传感器网络的节点设有传感器板插槽，可连接扩展的传感器板，在需要更换传感器时只需要更换传感器板，而不需要重新开发节点。该网络节点的数据处理单元通过设置寄存器的控制位改变节点的工作模式，包括活动模式和多个低功耗模式，保证了传感器节点的低功耗特性，能够适合无线传感器网络的应用。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图1为本专利技术实施例用于无线传感器网络的节点的结构框图；图2为本专利技术实施例用于无线传感器网络的节点数据处理单元的电路图；图3为本专利技术实施例用于无线传感器网络的节点中通信单元的电路图；图4为本专利技术实施例用于无线传感器网络的节点传感器板插槽接口图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例用于无线传感器网络的节点，包括数据处理单元20、通信单元30、传感器板10和供电单元40，传感器板10采集数据，并发送给数据处理单元20，数据处理单元20对接收的数据进行处理并通过通信单元30发送给其他网络节点，通信单元30主要用于各个节点之间的信息交换，通过信息的交换，节点才能以自组织的方式组网；供电单元40为整个节点提供能量，如为节点上的低电压元器件提供稳定的电源。该网络节点还包括传感器板插槽50，用于连接传感器板10，尤其是用于连接扩展的传感器板10 ;本专利技术的一个实施例中，传感器板插槽为16针插槽。传感器板插槽50的设置，可以使得在需要更换传感器时只需要更换传感器板10，而不需要重新开发节点。数据处理单元20为传感器节点的核心部件，用于控制通信单元30的工作，并用于处理传感器从环境中取得的数据；数据处理单元20包括多个时钟寄存器和外设寄存器，为该节点提供三套时钟，三套时钟包括为数据处理单元的低速外围模块提供时钟信号的辅助时钟，为数据处理单元提供时钟信号的系统主时钟，以及为数据处理单元20的高速外围模块提供时钟信号的子系统时钟；数据处理单元20还用于通过设置寄存器的控制位改变节点的工作模式，工作模式包括活动模式和多个低功耗模式。在本专利技术的一个较佳实施例中，数据处理单元20为MSP430系列混合信号处理器；通信单元30为芯片CC2420 ;供电单元40包括2节AA电池和稳压电路。在该较佳实施例中，数据处理单元20为TI公司低功耗系列混合信号处理器MSP430F1611,该系列混合信号处理器的电源电压采用的是1. 8 3. 6V电压，可使其在IMHz的时钟条件下运行时，芯片的电流会在200 400uA左右，时钟关断模式的最低功耗只有O. luA，主要负责控制系统功耗、处理数据以及控制其它模块的工作等。通信单元30为 Chipcon 公司的 Zigbee 专用芯片 CC2420, CC2420 工作于 2. 4GHz，支持 IEEE802. 15. 4/Zigbee协议，同样为低功耗、低电压器件，主要负责各个节点之间稳定可靠的通信。传感器板插槽50提供了种类齐全的数字与模拟信号借口，如AD、I2C、UART以及数字IO等，负责扩展各类传感器。供电单元40为2节AA电池或者I节锂电池，负责为整个节点提供能量。下面结合附图说明本专利技术较佳实施例用于无线传感器网络的节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线传感器网络的节点，包括数据处理单元、通信单元、传感器板和供电单元，所述传感器板采集数据，并发送给所述数据处理单元，所述数据处理单元对接收的数据进行处理并通过所述通信单元发送给其他网络节点，所述供电单元为整个节点提供能量，其特征在于，该网络节点还包括传感器板插槽，用于连接传感器板；所述数据处理单元包括多个时钟寄存器和外设寄存器，为该节点提供三套时钟，所述三套时钟包括为所述数据处理单元的低速外围模块提供时钟信号的辅助时钟，为所述数据处理单元提供时钟信号的系统主时钟，以及为所述数据处理单元的高速外围模块提供时钟信号的子系统时钟；所述数据处理单元还用于通过设置寄存器的控制位改变节点的工作模式，所述工作模式包括活动模式和多个低功耗模式。

【技术特征摘要】
1.一种用于无线传感器网络的节点，包括数据处理单元、通信单元、传感器板和供电单元，所述传感器板采集数据，并发送给所述数据处理单元，所述数据处理单元对接收的数据进行处理并通过所述通信单元发送给其他网络节点，所述供电单元为整个节点提供能量，其特征在于， 该网络节点还包括传感器板插槽，用于连接传感器板； 所述数据处理单元包括多个时钟寄存器和外设寄存器，为该节点提供三套时钟，所述三套时钟包括为所述数据处理单元的低速外围模块提供时钟信号的辅助时钟，为所述数据处理单元提供时钟信号的系统主时钟，以及为所述数据处理单元的高速外围模块提供时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卓，吴岳松，朱伟锋，李莉丽，刘会，蔡华杰，童垚，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：