無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，WSN)是一種由傳感器節點構成的網絡，能夠實時地監測、感知采集節點部署區內感興趣的感知對象的各種信息(如光強、溫度、濕度、噪聲和有害氣體濃度等物理現象)，并對這些信息進行處理后以無線的方式發送出去，通過無線網絡最終發送給終端用戶。隨著通信技術、嵌入式技術、傳感器技術的飛速發展和日趨成熟，具有感知、計算、通信、路由功能的微傳感器節點不斷涌現，由這些節點構成的無線傳感器網絡備受關注。因其在工業控制、智能家居、醫療健康等領域的廣泛應用而成為當今的熱點研究方向之一，被認為是對21世紀產生巨大影響的高新技術。
本文針對無線傳感器網絡嵌入式網關系統硬件設計選擇了器件，充分將GPRS(通用無線分組交換業務)技術、嵌入式技術、短距離無線通信技術融為一體，成功完成了本次嵌入式產品的開發。

1 無線傳感器網絡體系結構
無線傳感器網絡系統通常由傳感器節點(sensornode)、網關節點(sink node)和終端用戶組成。如圖1所示，大量的傳感器節點部署在監測區域，通過自組織方式構成網絡。傳感器節點監測到的數據經過多跳后路由到網關節點，網關節點在對數據進行分析、融合等處理后，通過有線或者無線的方式將數據送入終端用戶。用戶通過監控中心對傳感器網絡進行配置和管理，發布監測命令以及收集監測數據。

2 網關節點特點及其功能
作為感知區域內傳感器節點與外部網絡或終端用戶的橋梁，網關節點要處理大量的數據，必須具備高速度、大存儲量和較遠的傳輸距離，即低成本、高效能。同時因部署在環境惡劣地域，頻繁更換能源很不現實，充足的能量供應必須優先考慮，低功耗設計也成為整個設計的關鍵環節之一。
網關節點在完成不同網絡間協議轉換的同時，還要對傳感器網絡進行管理和設置，需具備以下功能：掃描并選定物理信道，分配無線傳感器網絡內部網絡地址，初始化網絡設置；記錄WSN網絡所采用的MAC算法和路由協議，協助節點完成與鄰居節點連接的建立和路由的形成；發送監控中心控制指令，為用戶實現特定的操作功能；接收采集節點的請求和數據，具有數據融合、仲裁請求和路由選擇功能。

3 網關節點硬件設計
依照設計原則，在很好地實現上述網關節點功能的同時，為克服因傳統網關采用有線方式 (如串口電纜RS232)與終端用戶相連而導致的移動范圍受限、遠程監控困難、不能準確提供基準定位信息等一系列缺點，參考當今前沿的短距離無線通信技術、嵌入式技術，給出集中央處理單元、存儲單元、射頻收發模塊、GPRS無線通信模塊、電源模塊五位于一體的硬件設計方案。其總體結構及相互接口如圖2所示。

3．1 中央處理單元
網關的中央處理單元主要用來收集和處理從采集傳感器節點送來的數據，合理分配不同節點的數據存儲，并且完成終端用戶對傳感器網絡節點的控制命令(包括休眠時間、采集間隔、傳感器開關)；同時支持休眠、任務喚醒模式，滿足整個系統低功耗要求。