一种基于CC2510的无线传感器节点及其开发工具的设计与研究

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随着无线电技术应用的日益广泛,电磁空间变得更加拥挤和复杂,这给电磁频谱监测和管理工作带来了诸多问题,传统技术解决这些问题存在一定局限,这就需要采用新的技术手段来弥补不足。无线传感器网络是一种先进的信息获取和处理技术,将其应用在电磁频谱监测和管理上是一个崭新的研究方向。作为无线传感器网络的硬件支撑,无线传感器节点是实现这一应用的关键之一。针对这一点,本文提出了一种基于CC2510的无线传感器节点及其开发工具的设计方案,并且给出了它们的设计过程。本文首先分析对比了国内外无线传感器节点的研究现状,然后结合课题的要求,提出了一种基于“单芯片”模式的无线传感器节点的设计方案,即选择具有无线收发功能和微处理器功能的CC2510芯片作为节点的主芯片,并为节点配置了基于芯片CP2102的串口转USB电路以便于与上位机通信。本文从软硬件两个方面对节点的设计过程进行了详细地介绍。硬件方面介绍了芯片外围电路的设计过程,并着重介绍了射频电路的设计过程;软件方面结合CC2510的载波监听功能,提出了星型网络拓扑结构的程序设计方案。并且基于CC2510内嵌的温度传感器,开发了节点测温应用。另一方面,考虑节点开发工具的功能、普遍性、成本、处理能力等因素,本文提出了一种基于芯片C8051f320的开发工具设计方案,同时为开发工具配置了基于芯片CP2102的串口转USB电路以便对节点调试及与上位机通信。最后本文对节点性能进行了测试,在分析了节点的应用场景的基础上,选择了空旷区域、树林里、电梯间区域内的场景测试了节点的通信距离、通信速率以及测温能力三方面的性能。实验表明,节点的通信距离和通信速率与TI公司提供的数据是吻合的;树林里的测温误差最大,误差为1.9℃,这可能是树林中水汽较重对温度传感器的性能影响较大所致。
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