畢業(yè)設(shè)計（論文）：基于CDMA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)計研究

基于CDMA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)計研究作品展示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可見：網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)是連接傳感網(wǎng)絡(luò)和公眾網(wǎng)絡(luò)的橋梁無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的研究現(xiàn)狀基于有線通信方式的以太網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)基于無線通信方式的WLAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)基于無線通信方式的GPRS/CDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)計設(shè)計思路短距離網(wǎng)絡(luò)選型和長距離網(wǎng)絡(luò)選型技術(shù)方案對比技術(shù)方案對比得出結(jié)論硬件設(shè)計軟件設(shè)計短距離傳輸方案IrDA方案藍(lán)牙方案UWB方案ZigBee方案ZigBee技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用ZigBee的特點(diǎn)主要有以下幾個方面：低功耗低成本低速率短時延高容量高安全

Zigbee主要應(yīng)用在距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間，典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)。根據(jù)設(shè)想，它的應(yīng)用目標(biāo)主要是：工業(yè)控制（如自動控制設(shè)備、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)），醫(yī)護(hù)（如監(jiān)視和傳感），家庭智能控制（如照明、水電氣計量及報警），消費(fèi)類電子設(shè)備的遙控裝置、PC外設(shè)的無線連接等領(lǐng)域。公共網(wǎng)通信數(shù)據(jù)傳輸方案GPRS通信Wi-Fi通信CDMA通信（通信質(zhì)量好、低輻射、健康環(huán)保）因此，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計結(jié)合了“ZigBee”+“CDMA”的通信方式硬件設(shè)計9V穩(wěn)壓電源4.2V電源3.3V電源電源模塊通信系統(tǒng)時鐘ZigBee射頻高頻全向天線ZigBee無線通信模塊ARM微處理器LPC2132設(shè)備接口邏輯控制系統(tǒng)時鐘核心控制模塊EM200CDMA1X設(shè)備接口邏輯RUIM插卡槽天線CDMA模塊存儲電路網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)硬件總體框圖核心控制模塊電路設(shè)計核心處理器模塊電路設(shè)計原理圖ARM處理器（LPC2132）振蕩電路復(fù)位電路存儲電路

FM24CL04采用先進(jìn)的鐵電技術(shù)制造，可以象RAM一樣快速讀寫，數(shù)據(jù)在掉電后可以保存10年，相對于EEPROM或者其它非易失性存儲器，鐵電存儲器具有系統(tǒng)可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。

ZigBee無線通信模塊硬件電路圖設(shè)計ZigBee無線通信模塊與原理圖天線接口電路設(shè)計

ZigBee無線通信模塊的天線使用非平衡天線，因此采用非平衡變壓器連接天線可使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C114和電感L100、L101、L102以及一個PCB微波傳輸線組成，整個結(jié)構(gòu)滿足RF輸入、輸出匹配電阻的要求。天線接口電路原理圖CDMA無線通信模塊硬件電路設(shè)計電源電路設(shè)計

9V由外接穩(wěn)壓電源提供，EM200CDMA1X模塊使用4.2V電源，ZigBee無線通信模塊和LPC2132的CPU的工作電壓為3.3V?？紤]到開發(fā)板供電電流的大小，4.2V由9V經(jīng)三段穩(wěn)壓芯片LM2576轉(zhuǎn)換得到，為EM200供電；3.3V由4.2V經(jīng)SP6201芯片轉(zhuǎn)換得到，為ARM和ZigBee模塊供電嵌入式程序設(shè)計基于CDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸需要程序設(shè)計完成的功能有：ZigBee無線傳感器節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)關(guān)上ZigBee模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸；ZigBee模塊到ARM微處理器串口0之間串行數(shù)據(jù)的讀??；ARM微處理器串口0與ARM微處理器串口1之間數(shù)據(jù)的傳輸；ARM微處理器向EM200發(fā)送AT指令，采用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，使EM200與控制中心建立端到端的連接。分成兩個部分：網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)ZigBee無線芯片程序設(shè)計

網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)ARM處理器程序設(shè)計

網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)ZigBee無線芯片程序設(shè)計設(shè)計思想

多個ZigBee模塊采集數(shù)據(jù)后向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送，即多點(diǎn)對點(diǎn)傳輸軟件實(shí)現(xiàn)的思想是：采用FDMA技術(shù)，即每個ZigBee模塊分配一個特定的頻率，按不同的頻率在不同的信道上傳輸，而每個傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸又可以視為點(diǎn)對點(diǎn)通信。主程序數(shù)據(jù)采集FDMA點(diǎn)對點(diǎn)通信開始上電，初始化I/O口、串口以及中斷接收信道初始值Receive=0Receive是否為0Y信道Receivef1=2840000f2=2843000采集傳感器數(shù)值點(diǎn)對點(diǎn)通信（Receive+1）%3FDMA多點(diǎn)對點(diǎn)通信實(shí)現(xiàn)流程圖點(diǎn)對點(diǎn)通信發(fā)送數(shù)據(jù)幀格式定義

參數(shù)設(shè)定：網(wǎng)絡(luò)號節(jié)點(diǎn)號狀態(tài)電壓溫度

1比特1比特1比特2比特2比特幀格式設(shè)定：網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)ARM處理器程序設(shè)計ARM模塊串口數(shù)據(jù)的傳輸是指數(shù)據(jù)由串口0從網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的ZigBee模塊接收數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給串口1，由于串口1連接EM200CDMA模塊，因此串口1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后，利用EM200內(nèi)嵌的TCP/IP協(xié)議，編寫AT命令，使EM200采用TCP方式向CDMA網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)ARM處理器程序設(shè)計思想框圖如下圖：主程序串口數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)處理TCP發(fā)送數(shù)據(jù)Y接收數(shù)據(jù)Y數(shù)據(jù)接收計數(shù)qr<3是否為起始字節(jié)YN數(shù)據(jù)接收計數(shù)qr>=10數(shù)據(jù)接收計數(shù)qr清零YNYN從串口緩存中按字節(jié)取數(shù)給數(shù)組賦值返回向量0x00開始是否清除中斷數(shù)據(jù)接收計數(shù)qr++Start=1是否為結(jié)束字節(jié)NARM串口0中斷接收流程圖

ARM數(shù)據(jù)處理

ZigBee協(xié)議中定義的數(shù)據(jù)格式是字節(jié)，是定長；而通過EM200采用TCP協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)是字符串，又由于參數(shù)的數(shù)值是個變量，造成長度取值時可能不定，因此發(fā)送的字符串總長度是個變量。用AT指令用TCP發(fā)送數(shù)據(jù)的格式：測試及演示測試結(jié)果經(jīng)過實(shí)際測試，該網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)