基于CC2430的无线传感器网络节点设计

　　无线传感器网络是由部署在监测区域内的大量微型传感器节点组成的，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。无线传感器网络技术在美国商业周刊和MIT技术评论的预测未来技术发展报告中，分别被列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。

　　传感器节点是无线传感器网络的基本组成单位。它由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四个部分组成。由于传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，并通过携带能量有限的电池供电。本文依据传感器节点的这些特点，设计了一种用于环境中温湿度监测的以芯片CC2430为核心的无线传感器网络节点。

　　1 CC2430简介

　　CC2430芯片是Chipcon公司提供的全球首款支持ZigBee协议的SoC解决方案。它延用了CC2420芯片的架构，在单个芯片上整合了ZigBee 射频(RF)前端、内存和微控制器。CC2430拥有1个8位8051MCU，8KB的RAM，32KB、64KB或128KB的Flash，还包含模拟数字转换器、几个定时器、AES128协处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路，以及21个可编程I/O引脚。

　　CC2430芯片采用0.18μm CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27mA;在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27mA或25mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。

　　CC2430芯片的主要特点有：32MHz单指令周期低功耗的8051微控制器核;集成兼容IEEE802.15.4标准2.4GHz频段的RF无线电收发机;8KB的SRAM，其中4KB可在所有功耗模式下保持数据;兼容RoHS的7×7mmQLP封装;4种可编程功耗模式;可编程的看门狗定时器;上电复位功能;支持硬件调试功能;优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性;在休眠模式时仅0.9μA的流耗，外部中断或RTC能唤醒系统;在待机模式时少于0.6μA的流耗，外部中断能唤醒系统;硬件支持CSMA/CA功能;较宽的电压范围(2.0～3.6V);数字化的RSSI/LQI支持和强大的DMA功能;具有电池监测和温度感测功能;集成了14位模数转换的ADC;集成AES安全协处理器;带有2个强大的、支持几组协议的USART，以及1个符合IEEE 802.15.4规范的MAC计时器，1个常规的16位计时器和2个8位计时器。

　　2 节点的硬件设计

　　无线传感器网络的节点通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块构成。处理器模块和无线通信模块采用CC2430芯片，大大简化了射频电路的设计。传感器模块采用集成温湿度传感器SHT10。电源模块采用3V纽扣电池。节点的硬件原理框图如图1。