基于无线传感器网络的温室环境监控系统研究
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(2)微处理器模块。采用集成在CC2431内部的8051 CPU。集成的CPU有4种不同的内存空间：代码区、数据区、扩展数据区和特殊功能寄存器区，不同的内存空间有利于代码和数据的分离，提高CPU对内存的访问速度。
(3)无线通信模块
①传感器网络节点在通信时消耗了大量的能量，选择一款低功耗的无线通信芯片将有效地降低通信模块的能量消耗。CC2431是一款符合ZigBee标准的低功耗通信芯片，具有快速唤醒和搜索外部设备功能，可以使节点更多地处于休眠状态而节约功耗，而且其信道频率和功耗等参数可以灵活设置。CC2431通信模块的天线考虑到无线传感器网络通信质量的要求，采用单极性天线，单极性天线在差分输出与天线之间要求使用“平衡-不平衡变压器”。
②无线传感器网络节点电源为电池供电系统，选用的电池为手机专用锂电池。为了使系统在电池供电时，工作时间持续长，在设计电源模块时要考虑到节点的节能问题。CC2431提供4种电源管理模式：PM0、PM1、PM2和PM3，合理地使用这4种模式可有效地降低节点的能耗。
③LED灯用于显示传感器节点的运行状态。
(4)电源模块。为其他模块提供能源。
3.2 控制节点
控制节点由驱动器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成。驱动器模块能对调温、调湿等设备进行相关控制，其硬件结构框图如图3所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/163021.htm
3.3 汇聚节点的硬件研究
汇聚节点由微处理器模块、无线通信模块、存储器模块、以太网接口模块、串行接口模块和电源模块组成，其硬件结构框图如图4所示。
(1)存储器模块由1片Atmel公司出品的AT45DB041组成，直接接入CC2431 SPI输入端。该芯片集成2 046页×264 B Flash存储单元，用于存储传感器重要历史数据。
(2)为提供以太网的接入通道，在该设计中，使用DM9161作为以太网的物理层接口。DM9161是一款低功耗、高性能的CMOS 芯片，支持10 MB/s和100 MB/s的以太网传输，它起编码、译码、输入和输出数据的作用，这样就可以将汇聚节点轻松连接到因特网以便于实现远程控制。
(3)串行接口模块由1片低功耗MAX3232和COM母口组成。CC2431串口端接入MAX3232进行电平转换，通过COM口与计算机进行通信。
(4)由于汇聚节点需要融合处理所有采集节点采集的数据，并且需要将数据经过较远的距离传输到计算机，因而能量消耗较大，因此其电源采用从市电转换后介入的方式供电。
(5)LED灯用于显示汇聚节点的运行状态。
4 TinyOS操作系统的移植
嵌入式操作系统能够简化嵌入式系统的开发，确保程序运行的稳定性和可靠性，便于程序的维护和更新，但是由于无线传感器网络节点是一个小型嵌入式系统，其硬件资源非常有限，需要高效利用其有限的内存、处理器和通信模块，并且最大限度地减少系统能耗，延长节点的使用寿命，因此传统的嵌入式操作系统不能满足其要求。基于此，本文移植了针对无线传感器网络特点而开发的操作系统TinyOS。
4.1 TinyOS简介
TinyOS是加州大学伯克利分校开发的一种典型的无线传感器网络操作系统，通过nesC语言可以开发基于TinyOS的应用程序。TinyOS设计的目标就是代码量小、耗能低、并发性高、鲁棒性好，可以适应不同的应用，采用轻量级线程技术，事件驱动模式，组件化编程等，从而使其成为面向无线传感器网络的操作系统。TinyOS提供了Main配件，以及针对某些硬件的感知组件、执行组件、通信组件和硬件抽象组件。在这些组件的基础上，用户可以定制开发应用组件，然后将所有组件连接起来，就构成了整个应用程序。
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