摘 要：设计了一种低功耗无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" title="无线传感器网络节点">无线传感器网络节点" 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关键词：无线传感器网络；传感器节点；TinyOS

无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是由部署在监测区域内大量的具有信息采集、数据处理和无线通信能力的微小传感器节点通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息，并发送给观测者^[1]。
　　无线传感器网络可被广泛应用于军事、环境保护、医疗护理、智能家居、智能交通、智能建筑、工业控制和监视^[2]、空间探测^[3]等领域。
　　目前国内外出现了多种无线传感器网络节点的硬件平台。典型的节点^[4]包括Mica系列、Telos、IRIS和Imote2等。各平台的主要区别是采用了不同的处理器和无线通信模块。有些节点具有高性能，但功耗较大，如Imote2节点，不适用于能量受限的应用环境。其他一些节点，如Telos、Mica等，由于设计时间较早，其性能已经落后于当今的集成电路工业设计水平。因为无线传感器网络节点一般采用电池供电，工作环境通常比较恶劣，而且数量大、更换非常困难，所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一^[5]。本文节点的硬件设计综合考虑了功耗和性能，实现了配备无线收发模块、微控制器模块、电源模块和I/O扩展接口的无线传感器网络节点。相比现有节点，该节点功耗更低、性能更优。TinyOS是适用在无线传感器网络应用的嵌入式实时操作系统，然而其无法很好地在新的硬件平台提供对TinyOS的支持，这成为限制其应用的主要瓶颈之一。本文改进了TinyOS的工具链环境，使得操作系统移植和软件开发工作可以摆脱GCC的限制，进而使得TinyOS可以应用于更广泛的硬件环境。本文基于改进的工具链环境，将TinyOS 2.1.0版本移植到新的节点上，并且为节点所使用的CC2520无线收发芯片编写了驱动程序(在TinyOS语言中，称之为射频协议栈Radio Stack)。
1 硬件设计
　　无线传感器网络节点是网络的基本单元，节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。在不同的应用中，传感器网络节点的组成不尽相同。已有的节点，有的只考虑低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。本文所设计的节点配备了基本的无线收发模块、微控制器模块、电源模块和I/O扩展接口。该节点的硬件设计综合考虑了功耗和性能等诸多方面，较之现在主流节点(如telosB、micaz等)，本文设计的节点采用了功耗更低的处理器芯片和性能更好的射频收发器芯片。
　　处理器和无线收发模块是节点的两个关键模块，本文所设计的节点选择了超低功耗处理器MSP430F2618和工作在ISM自由频段的射频芯片CC2520。处理器模块是数据处理、进程调度的核心单元，一般由MCU和扩展的存储器组成。根据WSN的低功耗要求，MCU芯片的选择标准包括：工作模式、工作电流、工作电压、唤醒时间等。无线通信模块是WSN 组网以及WSN与信息世界相连接的重要模块，一般由无线收发芯片和相应频率的天线组成。由于WSN 的无线通信倾向于无线电通信，所以选用工作在ISM 自由频段的射频芯片。本文设计的节点电路示意图如图1所示。