【文章內(nèi)容簡介】 .......................................................................................................... 15 TinyOS 的定義 .......................................................................................................................... 15 TinyOS 的特點(diǎn) .......................................................................................................................... 16 NESC 的基本概念 ............................................................................................................................... 16 nesC 簡介 .................................................................................................................................. 16 nesC 語法結(jié)構(gòu) .......................................................................................................................... 16 4 軟件設(shè)計 ..................................................................................................................... 19 軟件設(shè)計原理 ................................................................................................................................... 19 程序設(shè)計流程圖 ............................................................................................................................... 20 程序的編譯、運(yùn)行 .......................................................................................................................... 21 結(jié)論 ............................................................................................................................... 30 致謝 ............................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 32 附錄 ............................................................................................................................... 34 I 摘要 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (wireless Sensor Networks， WSN) 就是由大量的密集部署在監(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，部署時只能采用隨機(jī)投放的方式，傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先確定；在任意時刻，節(jié)點(diǎn)間通過無線信道連接，采用多跳 (multihop)、對等 (peer to peer)通信方式，自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?結(jié)構(gòu)；傳感器節(jié)點(diǎn)間具有很強(qiáng)的協(xié)同能力，通過局部的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以及節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換來完成全局任務(wù)。 本文介紹了基于 CC2430 構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線信道的軟件設(shè)計。主要介紹了 Tinyos系統(tǒng)，使用 nesc 語言調(diào)用 ZigBee 協(xié)議棧，結(jié)合 cc2430 相關(guān)知識完成無線信道選擇程序的編寫。連接網(wǎng)關(guān)板調(diào)試和運(yùn)行程序，驗證程序在無線傳感器中無線信道選擇的作用。 關(guān)鍵詞 ： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線信道 ZigBee 協(xié)議棧 nesC II Abstract Wireless sensor works (wireless Sensor Networks, WSN) is by a large number of densely deployed in the monitored area intelligent sensor nodes of a work application system. Since a large number of sensor nodes, randomly deployed only way to put the sensor node39。s location can not be determined in advance。 at any time between nodes connected through the wireless channel, multihop (multihop), peer to peer (peer to peer ) munication mode, selfanizing work topology。 sensor nodes has a strong synergy between the through local data acquisition, preprocessing, and the exchange of data between nodes to perform global tasks. This paper introduces the CC2430based wireless sensor work consisting of a radio channel software design. Introduces Tinyos, the use of nesc language call ZigBee protocol stack, bined with plete knowledge cc2430 radio channel selection procedure for the preparation. Connect gateway board debug and run the program, the validation process in the wireless sensor radio channel selection effect. Keywords: wireless sensor work protocol stack ZigBee wireless channel nesC 1 引言 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ Wireless Sensor Networks， WSN）是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和無線通信等技術(shù)的進(jìn)步，推動了現(xiàn)代無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了人們信息獲取能力，將客觀世界的 物理信息同傳輸網(wǎng)絡(luò)連接在一起，在下一代網(wǎng)絡(luò)中將為人們提供最直接、最有效、最真實(shí)的信息。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠獲取客觀物理信息，具有十分廣闊的應(yīng)用前景，能應(yīng)用于軍事國防、工農(nóng)業(yè)控制、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境檢測、搶險救災(zāi)、危險區(qū)域遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域。已經(jīng)引起了許多國家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，被認(rèn)為是對 21 世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。 無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 要進(jìn)行相互的數(shù)據(jù)交流就要有相應(yīng)的 無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (包括 MAC 層、 路由 、 網(wǎng)絡(luò)層 、 應(yīng)用層 等 )，傳統(tǒng)的無線協(xié)議很難適應(yīng)無線傳感器的低花費(fèi)、低能量、高 容錯性 等的要求，這種情況 下， ZigBee 協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。ZigBee 的基礎(chǔ)是 IEEE IEEE 僅處理低級 MAC 層和 物理層 協(xié)議，因此ZigBee 聯(lián)盟擴(kuò)展了 IEEE，對其 網(wǎng)絡(luò)層 協(xié)議和 API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。 本文介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和基于 cc2430 的 ZigBee 協(xié)議棧 的相關(guān)知識，在Tinyos 系統(tǒng)中用 nesC 語言編程，完成軟件的 編譯，運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線信道 選擇 的軟件設(shè)計 ?；?CC2430 無線信道選擇的軟件設(shè)計 2 1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，它集成了傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)三大技術(shù)。 這里 從無線傳感器的概念出發(fā)，概括 介紹其發(fā)展歷程 及其 發(fā)展趨勢 ,并對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)做了詳細(xì)介紹 ， 最后 介紹 了無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ WSN）的定義 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (wireless Sensor Networks， WSN) 就是由大量的密集部署在監(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，部署時只能采用隨機(jī)投放的方式，傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先確定；在任意時刻，節(jié)點(diǎn)間通過無線信道連接，采用多跳 (multihop)、對等 (peer to peer)通信方式，自 組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；傳感器節(jié)點(diǎn)間具有很強(qiáng)的協(xié)同能力，通過局部的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以及節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換來完成全局任務(wù)。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展歷程 1996 年，美國 UCLA 大學(xué)的 William J Kaiser 教授向美國國防部遠(yuǎn)景研究計劃局 (DARPA)提交的 “ 低能耗無線集成微型傳感器 ” 揭開了現(xiàn)代 WSN 網(wǎng)絡(luò)的序幕。 1998 年，同是 UCLA 大學(xué)的 Gregory J Pottie 教授從網(wǎng)絡(luò)研究的角度重新闡釋了 WSN 的科學(xué)意義。在其后的 10 余年里， WSN 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到學(xué)術(shù)界、工業(yè)界乃至政府的廣泛關(guān)注，成為在國防軍 事、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、健康護(hù)理、智能家居、建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)控、復(fù)雜機(jī)械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理以及機(jī)場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等眾多領(lǐng)域中最有競爭力的應(yīng)用技術(shù)之一。美國商業(yè)周刊將 WSN 網(wǎng)絡(luò)列為 21 世紀(jì)最有影響的技術(shù)之一，麻省理工學(xué)院(MIT)技術(shù)評論則將其列為改變世界的 10 大技術(shù)之一。 第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 70 年代，使用具有簡單信息信號獲取能力的傳統(tǒng)傳感器，采用點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)；第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有獲取多種信息信號的綜合能力，采用串，并接口 (如 RS23 RS485)與傳感控制器相聯(lián)，構(gòu)成有綜合多種信息的傳感器網(wǎng)絡(luò)；第三代傳感器網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 90 年代后期和本世紀(jì)初，用具有智能獲取多種信息信號的傳感器，采用現(xiàn)場總線連接傳感控制器，構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，成為智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)；第四代傳感器網(wǎng)絡(luò)正在研究開發(fā)，目前成形并大量投入使用的產(chǎn)品還沒有出現(xiàn)，用大量的具有多功能多信息信號獲取能力的傳感器，采用自組織無線接入網(wǎng)絡(luò)，與傳感器網(wǎng)絡(luò)控制器連接，構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。 基于 CC2430 無線信道選擇的軟件設(shè)計 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢 靈活、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系 由于面向不同應(yīng)用背景的無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)所使用的路由機(jī)制、數(shù)據(jù)傳輸模式、實(shí)時性要求以及組網(wǎng)機(jī)制等都有很大的差異，因此現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是基于某種特定的應(yīng)用提出的，這給 WSN 通用性的設(shè)計和使用帶來了巨大困難。如何設(shè)計可裁剪、自主靈活、可重構(gòu)和適應(yīng)于不同應(yīng)用需求 的 WSN 體系結(jié)構(gòu)將是未來 WSN 發(fā)展的重要方向。 跨層設(shè)計 由于 WSN 采用分層的體系結(jié)構(gòu)，因此需要實(shí)現(xiàn)為邏輯上并不相鄰協(xié)議層之間設(shè)計互動與性能平衡的跨層設(shè)計。同時，將 MAC 與路由相結(jié)合進(jìn)行的跨層設(shè)計可以節(jié)省能量，延長網(wǎng)絡(luò)的壽命。 ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 ZigBee 是一 種新型無線網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)范，主要用于近距離無線連接， ZigBee的基礎(chǔ)是 IEEE 無線個域網(wǎng)工作組制定的 IEEE 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 ZigBee 的優(yōu)勢有：能夠在眾多微小的傳感器節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信