无线传感器网络节点的硬件平台可扩展研究
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控制MCU负责和多个数据检测及处理模块进行通信，主要实现数据通信和寻址。也负责和无线通信模块通信，包括将采集得到的数据通过无线通信模块发送出去或接收其他节点发送过来的数据。控制MCU主要是控制和调度各模块的工作，其I2C地址是预先设定并已知的。在设计中，可采用MSP430F5438单片机作为主控MCU。使用I2C接口来连接控制MCU和多个数据检测及处理模块，彼此之间的连线，只有电源线、地线、时钟线和数据线4根线，可以实现触发、寻址和数据传输。这样的一个接口上可以挂接多个模块，支持多主工作，而且它们都是即插即用的。每个检测模块可以测量几种物理量，当实际需要实现多种功能时，可以挂接多个这样的模块来达到要求，实现节点的可扩展。
3 接口的数据格式
每个数据检测及处理模块只有挂接在I2C接口下时，才能获得电源。当检测模块插上去之后，首先检测模块将自己作为主机发送自己的I2C地址给控制MCU，这样控制MCU将知道挂接在总线接口上的每个检测模块的地址，当它需要与某个检测模块通信时，可以通过该地址进行寻址。检测模块同样可以对控制MCU发起中断。I2C协议允许总线上接入多个器件，并支持多主工作，由于I2C总线具有总线仲裁机制，所以总线永远只有一对主机和从机在进行通信，不会引起错乱。而且I2C总线的应答机制也可以保证进行稳定的数据传输。每个检测模块的传感微处理器的状态图如图4所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/156501.htm
数据传输遵循I2C协议，其数据格式采用面向对象消息的方法，使用基本类的ID和实例ID来组成对象检测模块ID，分析数据时可以明白数据针对的是哪个检测模块。而控制MCU的类ID和实例ID均设置为0。具体的数据对象消息格式如图5所示。
字节0为除去自身外的整个对象消息的字节总数。一般该数值不超过255。当一个对象消息的长度超过255时，须将整个消息切耕成多个字节数小于255具有同样格式的子帧，字节1为帧协议位，用来说明子帧的情况。字节2，3为类的ID号，可以定义多个不同属性的基本类。字节4，5为具体对象即检测模块的ID号，可以在基本类上实现多种不同的对象，具有自身独特的属性和功能。字节6，7为功能命令，比如对某个通道进行采集。后面的字节为数据部分，比如采集得到的传感器数据和单位等。当数据部分的长度不是16位的倍数时，将在最后加一个字节去填补，使其长度为16位的倍数，但该字节的内容是毫无意义的，也不计入消息的长度中，只是为了方便数据的传送。具有对象消息格式的
数据可以在任何接口之间进行发送，由于数据包具有对象的具体ID，所以接收方能够知道数据包针对的对象。因此无论在控制MCU与传感微处理器之间是使用I2C接口，还是使用SPI接口，以及在主控MCU与无线通信模块的SPI接口之间，这样的数据格式都将能够很好的对数据进行处理。
4 结语
无线传感器网络节点的分布式体系结构设计改变了节点的传统结构，其软硬件实现了数据检测及处理模块的即插即用，并且在一个I2C接口下面，可以挂接多个这样的模块，支持多主工作，使得整个节点的功能更加完善。节点各个模块之间相互分工，彼此之间独立工作，通过标准接口进行通信，数据格式标准化，达到多智能体结构，实际应用中可以根据需求来进行自由配置，高效灵活地针对不同应用实现新的硬件系统，实现节点硬件平台的可扩展。
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