无线传感网络是新型的信息感知和采集系统,由大量廉价的资源受限的传感节点构成。这些节点随机部署在监控区域内,通过无线方式将监测对象的感知数据经由协调器节点传送到远程的信息服务中心,实现对现实世界的综合感知。随着技术标准和芯片半导体技术的不断成熟,无线传感网络已经开始进入大规模的实质性应用阶段,已开始由理论研究向产业应用转化。然而现有的无线自组织网络协议栈还存在一定的应用局限性,无法百分百满足实际应用需求,如路由节点无法睡眠、整网无法进行临时采集。本论文从这一角度出发,研究、设计并实现一套基于IEEE802.15.4标准的开源低功耗快速无线自组网协议栈,对协议栈的架构、内核、接口的设计进行深入的讨论分析,同时给出协议栈的测试硬件平台的设计和实现方案,并对其进行通信性能、低功耗指标、多跳传输性能的测试。本论文给出的协议栈采用层次化的架构设计思想,分为硬件抽象层、系统内核层、网络协议栈层和应用支持子层,在系统内核层实现基于状态机的无线传感节点工作模式调度模型,在网络协议栈层实现基于CSMA-CA和TDNMA的信道接入机制以及基于树簇网络的LoPACH路由协议。协议栈硬件测试平台采用高性能的ARM微控制器STM32、无线收发芯片AT86RF212以及被动唤醒模块APC240B,节点性能出色,稳定可靠,在运行协议栈情况下低功耗性能优异。本论文设计实现的无线自组网协议栈具备较强的可扩展性、兼容性、可移植性以及出色的低功耗指标,系统测试结果表明它可以满足实际应用需求,具备较为广阔的应用前景。