【开源共享】基于CC2420的无线传感器网络的设计

只看该作者 · 2009-2-11 11:44

【摘要】随着无线网络技术的快速发展，许多本来存在的网络服务逐渐走向成熟。近几年来，IEEE 802.11 无线局域网络的普及以及IEEE 802.16 无线宽带网络的商业标准化都使得无线网络技术变得越来越重要，也有越来越多的相关应用和产品出现。目前，基于IEEE 802.15.4 协议的无线传感器网络，开始成为被广泛讨论和研究的课题之一。

IEEE 802.15.4/ZigBee 技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，被称为无线传感器网络的国际标准。

本课题通过采用ATmega128L 单片机和无线收发模块CC2420 搭建了一个无线传感器网络。CC2420 是挪威Chipcon 公司推出的一款符合IEEE 802.15.4 标准的无线收发芯片，只需很少的外围元件就可以与单片机构成一个无线通信系统；ATmega128L 微处理器是ATMEL 公司生产的RISC 结构的8 位单片机。本文首先简单介绍无线传感器网络，接着介绍ATmega128L 单片机和CC2420 射频芯片的性能特点及控制方式，然后阐述了2 个节点间无线通信的实现过程及调试方法，最后在此基础上加上自定义网络协议，构建星形网络。试验结果表明，这种传感器网络成本低，工作稳定，可以用于一些小型任务中。

【目录】
第一章绪论......................................1
1.1 课题背景以及现状................................1
1.1.1 课题背景....................................1
1.1.2 无线传感器网络的应用现状以及存在的问题................1
1.2 无线传感器网络特点..............................2
1.2.1 无线传感器网络体系结构..........................2
1.2.2 无线传感器节点体系结构..........................3
1.2.3 无线传感器网络的特点............................3
1.3 课题提出和主要目标..............................4
1.4 论文结构......................................4
第二章 IEEE802.15.4/ZIGBEE............................5
2.1 IEEE 802.15.4/ZIGBEE 协议架构.........................5
2.2 IEEE 802.15.4/ZIGBEE 帧结构...........................6
2.3 IEEE 802.15.4/ZIGBEE 主要技术特点.......................7
第三章系统总体设计................................8
3.1 硬件总体设计..................................8
3.2 软件总体设计..................................9
第四章硬件电路设计................................11
4.1 处理器模块...................................11
4.1.1 AVR 单片机简介...............................11
4.1.2 ATmega128 单片机.............................11
4.1.3 ATmega128 与PC 的USART 接口.....................12
4.1.4 ATmega128 单片机使用注意事项.....................13
4.2 通信模块.....................................14
4.2.1 芯片主要性能特点..............................15
4.2.2 CC2420 内部结构.............................15
4.2.3 CC2420 外围电路.............................16
4.2.4 处理器接口..................................17
4.2.5 CC2420 内部寄存器.............................18
4.2.6 RAM 区的读写...............................20
4.3 传感器模块...................................20
4.3.1 数字温度传感器DS18B20 简介......................21
4.3.2 DS18B20 内部结构.............................21
4.3.3 DS18B20 使用中注意事项.........................23
4.4 供电模块.....................................24
第五章星形网络拓扑实现..............................25
5.1 星形网络简介..................................25
5.2 星形网络实现..................................25
5.2.1 节点硬件实现................................25
5.2.2 节点软件实现................................25
5.3 基本帧结构....................................30
II
第六章上位机网络管理软件设计..........................34
6.1 串口编程....................................34
6.1.1 MSComm 控件处理通讯方式........................34
6.1.2 MSComm 控件属性............................34
6.1.3 MSComm 控件的使用............................34
6.2 数据库编程....................................36
6.2.1 数据库的设计................................36
6.2.2 数据库的访问技术..............................37
6.3 网络管理软件设计................................41
6.3.1 软件功能介绍...............................41
6.3.2 与无线传感网络主节点通信帧格式...................42
第七章系统测试..................................44
7.1 两个节点通信测试................................44
7.2 三个节点组网测试................................44
7.3 问题与解决办法................................47
第八章总结与展望..................................48
致谢..........................................49
参考文献........................................50
附录一 CC2420 模块原理图.............................52
附录二系统原理图..................................53
附录三系统PCB 图................................54
附录四实物图....................................55
附录五英文翻译..................................56
相关链接:http://www.61ic.com/Soft/TI/Item/200902/16997.html