摘 要： 據市場調研公司ABI Research的報告，無線傳感器網絡（WSN）市場目前處于發展的初期階段，從2007年開始應該逐漸展現其真正的潛力。許多WSN系統芯片被封裝在模塊之中，這些模塊可能含有額外的電路、堆疊網絡層軟件和天線。OEM可以利用這些器件使其產品支持WSN,而不必對射頻工程了解太多，也不需要進行廣泛的測試。

　　無線傳感器網絡所具有的眾多類型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象?；贛EMS的微傳感技術和無線聯網技術為無線傳感器網絡賦予了廣闊的應用前景。這些潛在的應用領域可以歸納為：軍事、航空、反恐、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域。

　　無線傳感器網絡綜合了現代傳感器技術、微電子技術、通信技術、嵌入式計算技術和分布式信息處理技術等多個學科，是新興的交叉研究領域。它的出現引起了全世界范圍的廣泛關注，被稱為二十一世紀最具影響的技術之一。工業自動化就是工業生產中的各種參數為控制目的，實現各種過程控制，在整個工業生產中，盡量減少人力的操作，而能充分利用動物以外的能源與各種資訊來進行生產工作，即稱為工業自動化生產，而使工業能進行自動生產之過程稱為工業自動化。

　　無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取平臺，能夠實時監測和采集網絡分布區域內的各種檢測對象的信息，并將這些信息發送到網關節點，以實現復雜的指定范圍內目標檢測與跟蹤，具有快速展開、抗毀性強等特點，有著廣闊的應用前景。

　　本文將采用TI公司的CC1110芯片實現無線傳感器的終端節點、路由節點及網關節點設計。并實現了終端節點與傳感器節點的接口設計以及終端節點與本地的智能儀表或二次儀表之間的通信接口設計。為了無線傳感器網絡系統能夠與工業自動化領域的現有的技術無縫連接，本文針對網關節點設計了常用的現場總線協議。

　　1 系統設計結構

　　圖1是一個典型的工業用無線傳感器網絡示意圖，核心部分是低功耗的傳感器節點，網絡路由器和無線網關。無線傳感器網絡中的終端節點模塊直接和各種各樣的傳感器節點相連接，通過路由節點和網關節點把傳感器的數據傳輸到上位機，以進行進一步的數據處理。為了更方便地使用無線傳感器網絡把工業現場的數據傳遞出來，圖1中的工業用無線傳感器網絡增加了傳輸智能儀表數據的能力，大大增強了方案的靈活性。

　　由圖1可以看出，多個傳感器可以和本地的智能儀表連接實現本地數據的顯示等功能，并通過無線傳感器網絡的終端節點把智能儀表采集到的多個傳感器的數據轉發出去，這樣就能夠大大減少無線傳感器網絡中的終端節點個數，更有效地利用終端節點?？梢娺@種方案在實際應用中可以根據現場的實際情況，靈活使用有線和無線的方案，使得系統配置更加靈活，能夠滿足對各種傳感器和二次儀表的數據輸出和輸入控制命令，使得現有的工業網絡無線化。

　　硬件模塊主要分為終端節點發射模塊、路由器模塊、網關模塊三部分，如圖1所示。第一部分為終端節點模塊，由傳感器模塊、數據處理模塊、與其他單片機相連接的通信接口模塊和發射模塊組成。第二部分是路由器模塊，包括無線發射、單片機信號輸入與輸出電路。第三部分是無線網關模塊，包括無線信號接收與發射，無線接收與無線接收端與PC機的通信電路。

　　從圖1中可以看出，無線傳感器網絡的數據最終都匯集到網關上，進而通過工業以太網傳輸給上位機，所以網關和工業以太網的接口設計也非常重要。

　　2 系統實現

　　2.1 終端節點設計

　　終端節點的核心是片上系統CC1110芯片，CC1110集成了支持315/433/868/915 MHz射頻收發芯片，性能可達8倍標準8051性能的微處理器，以及32 KB閃存、4 KB RAM.芯片運行溫度范圍為-40℃~85℃，電壓為2.0~3.6 V.能耗非常低，最低電流消耗為0.6 μA,最大為31 mA,而且可編程數據率范圍從1.2 Kb/s-500 Kb/s,特別適合傳送大批量數據[1-2].

無線傳感器的終端節點如圖2所示，終端節點模塊實現了三大功能：處理傳感器的數據；與二次儀表通信，處理二次儀表的數據；最后把相關的數據通過發送模塊發射出去。軟件設備流程如圖3所示。