一种基于CC2510的无线传感器节点及其开发工具的设计与研究

摘要

随着无线电技术应用的日益广泛，电磁空间变得更加拥挤和复杂，这给电磁频谱监测和管理工作带来了诸多问题，传统技术解决这些问题存在一定局限，这就需要采用新的技术手段来弥补不足。无线传感器网络是一种先进的信息获取和处理技术，将其应用在电磁频谱监测和管理上是一个崭新的研究方向。作为无线传感器网络的硬件支撑，无线传感器节点是实现这一应用的关键之一。针对这一点，本文提出了一种基于CC2510的无线传感器节点及其开发工具的设计方案，并且给出了它们的设计过程。
　　本文首先分析对比了国内外无线传感器节点的研究现状，然后结合课题的要求，提出了一种基于“单芯片”模式的无线传感器节点的设计方案，即选择具有无线收发功能和微处理器功能的CC2510芯片作为节点的主芯片，并为节点配置了基于芯片CP2102的串口转USB电路以便于与上位机通信。本文从软硬件两个方面对节点的设计过程进行了详细地介绍。硬件方面介绍了芯片外围电路的设计过程，并着重介绍了射频电路的设计过程；软件方面结合 CC2510的载波监听功能，提出了星型网络拓扑结构的程序设计方案。并且基于CC2510内嵌的温度传感器，开发了节点测温应用。
　　另一方面，考虑节点开发工具的功能、普遍性、成本、处理能力等因素，本文提出了一种基于芯片 C8051f320的开发工具设计方案，同时为开发工具配置了基于芯片CP2102的串口转USB电路以便对节点调试及与上位机通信。
　　最后本文对节点性能进行了测试，在分析了节点的应用场景的基础上，选择了空旷区域、树林里、电梯间区域内的场景测试了节点的通信距离、通信速率以及测温能力三方面的性能。实验表明，节点的通信距离和通信速率与TI公司提供的数据是吻合的；树林里的测温误差最大，误差为1.9℃，这可能是树林中水汽较重对温度传感器的性能影响较大所致。

目录

一种基于CC2510的无线传感器节点及其开发工具的设计与研究

DESIGN AND RESEARCH ON A WIRELESS SENSOR NODE BASED ON CC2510 AND ITS DEVELOPMENT TOOL

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 国外无线传感器节点研究状况

1.2.2 国内无线传感器节点研究状况

1.3 课题来源及本文主要研究内容

第2章 无线传感器节点及其开发工具的总体设计

2.1 硬件总体设计

2.1.1 节点及其开发工具的总体结构设计

2.1.2 芯片选型原则

2.2 软件总体设计

2.2.1 无线传感器网络拓扑结构

2.2.2 节点间通信方式总体设计

2.3 本章小结

第3章 节点及其开发工具的硬件设计

3.1 无线传感器节点电路设计

3.1.1 节点芯片选型

3.1.2 无线通信模块电路设计

3.1.3 串口电路设计

3.1.4 电路PCB设计

3.2 无线传感器开发工具电路设计

3.2.1 开发工具芯片选型

3.2.2 主芯片C8051f320外围电路的设计

3.3 本章小结

第4章 无线传感器节点及其开发工具的软件设计

4.1 开发环境

4.1.1 节点软件开发环境

4.1.2 开发工具软件开发环境

4.2 节点无线通信程序设计

4.2.1 节点无线通信程序总体设计

4.2.2 发送节点通信程序设计

4.2.3 接收节点通信程序设计

4.3 开发工具程序设计

4.4 本章小结

第5章 性能测试与分析

5.1 显示界面设计

5.2 多种场景测试及结果分析

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢