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低功耗的无线传感器网络通过分布式、自组织网络方式实现数据传输,在众多领域具有广泛的应用。由于ZigBee芯片上的微控制器难以满足复杂多样的系统需求,所以在利用Zig Bee无线网络的基础上,根据需求,设计相应的SoC,构成用户所需的具有无线传感器网络功能的SoC系统,是今后的一个发展方向。随着FPGA技术的快速发展,使得面向应用需求的SoC设计成为一种新的解决方法。因而,研究基于FPGA的无线传感器网络SoC设计与验证具有重要的实用意义。论文详细分析了Zigbee的协议架构及使用FPGA设计SoC的技术。根据无线传感器网络功能需求,设计了的SoC节点系统方案,并对SoC系统MCU的功能结构、媒体访问控制层(MAC)协议架构、系统集成及通信测试验证等方面展开了深入研究,具体论文工作及主要成果如下:(1)无线传感器网络SoC节点系统设计验证。根据系统方案,设计实现了兼容8051指令集的MCU IP核各个功能模块及中断系统。根据ZigBee协议中MAC协议要求,设计实现了MAC发送与接收功能模块。其中,发送模块包含帧头、发送FIFO、发送状态机和帧校验等基本模块,而接收模块包含帧头检测、帧解码、地址匹配、接收FIFO和帧校验等基本模块。完成了MCU IP核的仿真验证,并在FPGA开发板上构建MAC验证平台。平台包括无线射频芯片及用于主机通信的串口模块。经过验证的结果是,在PC端通过串口可以将数据写入到发送FIFO中,之后通过射频芯片发送出去,而接收模块可以通过射频芯片接收到无线数据,写入到接收FIFO中,并通过串口发送给PC端。(2)无线传感器网络SoC节点通信测试。根据无线传感器网络节点的通信需求,制定了SoC节点测试方案。首先通过MCU总线模块与MAC模块的相应信号连接实现无线SoC系统集成,使用中断方式来检测无线网络数据的发送和接收。然后搭建通信测试平台。利用FPGA与射频芯片组成一个待验证的SoC节点,同时使用MSP430单片机和射频芯片构成另外一个验证节点。根据Zigbee协议要求,编写基本通信协议程序,并通过监控节点将两者通信情况发送到PC上位机,实现了基于FPGA的SoC系统节点的无线传感器网络通信测试验证。论文设计实现了基于ZigBee的无线传感器网络SoC,并完成了基于FPGA的SoC测试验证,能够通过中断方式实现数据的无线传输。论文工作对无线传感器网络SoC的设计具有一定的参考意义。