基于ARM9和Linux的无线传感器网络汇聚节点的设计与实现

摘要

无线传感器网络(WSN)最早应用于军事方面,近年来在民用方面的应用也得到迅速发展,特别是在物联网、智能家居系统等领域,WSN正得到人们越来越多的关注。随着无线传感器网络应用的推广,节点间传输的信息量、节点实时处理数据的要求对WSN中汇聚节点信息处理能力和计算能力提出了更高的要求。目前在各类无线传感器网络节点上使用的微处理器多数都是单片机,数据处理能力较差,只能完成较简单的数据采集、处理和转发的功能,在普通传感节点上能使用,但是无法满足汇聚节点较高的数据处理能力要求。因此,设计一种功能强大、成本低、二次开发性好的通用汇聚节点,将有利于无线传感器网络的推广和应用。
　　 为增强WSN汇聚节点的数据处理能力,本文基于ARM9芯片和Linux系统,设计、实现了一个处理能力强、通用性和二次开发性好的无线传感器网络汇聚节点。本文内容具体分为以下几个部分:
　　 首先,本文概述了无线传感器网络的原理,分析了无线传感器网络汇聚节点的国内外发展现状,指出了当前节点存在的不足,分析了汇聚节点的需求,阐述了基于S3C2440和CC2430节点的硬件设计过程,给出了各硬件模块原理和具体的实现方法。
　　 其次,在软件方面,根据汇聚节点的硬件结构选择嵌入式Linux作为节点的操作系统、Zigbee协议栈作为节点的组网协议,分析了嵌入式Linux系统的软件结构、Linux系统的启动加载程序、内核移植和文件系统移植等,完成了汇聚节点的软件配置及移植。
　　 最后,以传感节点的温度测量为例,搭建了一个汇聚节点测试环境。用汇聚节点和几个普通节点组建网络,再与基于C＃语言开发的上位机监控界面组成了一个无线传感器网络温度监控系统。测试结果表明,汇聚节点具备了预定的各项功能,为进一步的研究开发打下了较好基础。