第２４卷第２期２０１０年４月江苏科技大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖ０１．２４Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１０智能家居无线传感器网络的研究姜文刚，蔡蓝图（江苏科技大学电子信息学院，江苏镇江２１２００３）摘要：为了克服传统有线网络的弊端，针对智能家居环境监测系统，设计了Ｚｉｇｂｅｅ无线传感器网络．以ＭＳＰ４３０超低功耗处理器和最新的ＺｉｓｂｅｅＣＣ２４８０芯片为核心，嵌入式实时操作系统为平台进行低功耗节点的设计．根据文中的低功耗设计措施，节点使用寿命可以达到３年半左右，整个系统运行稳定．最后，用Ｍａｆｌａｂ７．０的Ｔｒｕｅｔｉｍｅ工具箱验证了所设计的节点在节点数目较多的网络中能稳定运行．关键词：智能家居；无线传感器网络；嵌入式；ＣＣ２４８０；Ｔｒｕｅｔｉｍｅ工具箱中图分类号：ＴＰ３９３文献标志码：Ａ文章编号：１６７３—４８０７（２０１０）０２—０１６９—０５ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｆｏｒｓｍａｒｔｈｏｍｅＪｉａｎｇＷｅｎｇａｎｇ，ＣａｉＬａｎｔｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｏｆｓｍａｒｔｈｏｍｅ．ｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｓｅｎｓｏｒｓａｒｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｍａｒｔｈｏｍｅｓｅｎｓｏｒｓｙｓｔｅｍ。Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｄｒａｗｂａｃｋｓｏｆｔｈｅｗｉｒｅｎｅｔｗｏｒｋｂｅｃｏｍｅｅｖｉｄｅｎｔ．ＺｉｇｂｅｅｗｉｒｅｌｅｓｓＷａＳｎｅｔｗｏｒｋｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｔｈｅｓｍａｒｔｈｏｍｅｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｌｏｗ－ｐｏｗｅｒｎｏｄｅｓｗｅｒｅｍａｄｅｒｅ—ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＭＳＰ４３０ｕｌｔｒａ－ｌｏｗｐｏｗｅｒｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．ＴｈｅｌａｔｅｓｔＺｉｇｂｅｅｃｈｉｐＣＣ２４８０ｗａｓｔｈｅｃｏｒｅ．ａｎｄｅｍｂｅｄｄｅｄａｌ—ｔｉｍｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌｏｗ—ｐｏｗｅｒｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｎｏｄｅ’Ｓｌｉｆｅｔｉｍｅｗａｓａｂｏｕｔ３．５ｙｅａｒｓ．Ａｔｌａｓｔ，ａｐｐｌｙｉｎｇＴｒｕｅｔｉｍｅｔｏｏｌｂｏｘｉｎｎｕｍｂｅｒｎｏｄｅｎｅｔｗｏｒｋｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔｈｏｍｅ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒＭａｔｌａｂ７．０ｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｏｄｅｃｏｕｌｄｗｏｒｋｒｅｌｉａｂｌｙｉｎｔｈｅｌａｒｇｅｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ；ＣＣ２４８０；Ｔｒｕｅｔｉｍｅｔｏｏｌｂｏｘ随着人们生活品质要求提高，智能家居的智能化要求也越来越高，智能家居成了近几年来的一个研究热点¨以Ｊ．现有的智能家居产品大部分是以有线网络作为家庭的内部网络．传感器是整个智能家居智能化的最底层部分，智能化程度越高，越多的传感器将被引人家居中．有线网络有布线麻烦，终端节点数量多而需要数量庞大的电缆，增加或者删减网络中的节点不方便等问题．而无线通讯技术能很好地解决以上问题，因此智能家居内部网络系统的研究重心从有线网络转向了无线网络…．无线传感器网络目前的研究重点在于设计组网方便、传感器节点功耗底的无线传感器网络，如加州伯克利分校和英特尔公司共同研究的“智能尘埃”【３Ｊ．本文研究了一种硬件上以ＭＳＰ４３０超低功耗单片机和最新的Ｚｉｇｂｅｅ１Ｚｉｇｂｅｅ无线传感器网络智能家居是一个庞大的系统，本文设计的无线传感网络是针对智能家居系统的环境监测而设计的．整个无线传感器网络由温度、亮度、湿度等传感器子节点构成，不同的子节点采集不同的环境数据，采集到的数据通过无线射频模块发送到主控制器或者其他节点．主控制器根据接收到的数据，结合控制策略，将控制指令通过无线传感器传输到终端控制器．如某个房间检测温度Ａ１℃通过无线传感器网络传输到主控制器，而控制策略的期望值是Ａ２℃，于是主控制器就将调节空调温度的指令发送到终端控制器．无线传感器网络主要完成数据的采集、处理以及传输等功能．在家庭传感器网络中，对如温度、亮度以及湿度等环境数据的传输速率要求不是很高，而对设备ＣＣ２４８０芯片为核心，软件上以嵌入式操作系统为平台的智能家居Ｚｉｇｂｅｅ无线传感器网络Ｈ。５１．收稿日期：２００９—０６—２６作者简介：姜文刚（１９７３一），男，江苏丹阳人，副教授，研究方向为网络控制、伺服控制．Ｅ・ｍａｉｌ：ａ－ｌ２３＠１６３．ｃｏｓ万方数据１７０江苏科技大学学报（自然科学版）第２４卷的功耗要求比较高．现在常用的几种短距离无线通讯技术主要有蓝牙、ｗｉ—Ｆｉ和Ｚｉｇｂｅｅ技术．通过对比对这几种通讯技术，鉴于Ｚｉｇｂｅｅ协议具有低功耗、低数据传输速率、低成本等特点，本文设计的家庭网络通讯采用Ｚｉｇｂｅｅ协议．Ｚｉｇｂｅｅ是ＩＥＥＥＳ０２．１５．４协议的代名词．根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术．其特点是近距离、低功耗、低数据传输速率、低成本，可以嵌入各种设备．我国使用的Ｚｉｇｂｅｅ设备应工作在２．４ＧＨｚ频段，该频段的设备可以在全世界任何地方使用．Ｚｉｇｂｅｅ采用自组织方式组网，这种架构对网络内部的设备数量不加，协调器一直处于监听状态，新添的节点会被网络自动发现．２无线节点设计２．１硬件实现根据不同的应用，无线传感器节点的组成不尽相同，但是一般由数据采集、数据收发、数据处理和电源ｇ部分构成：①数据采集负责对环境的温度、湿度、亮度等数据的采集，采集到的数据交由数据处理模块处理；②数据收发负责与其他节点的数据通讯，由ＣＣ２４８０无线射频模块组成；③数据处理负责对传感器模块采集到的数据以及数据收发模块收到的数据进行处理，根据不同的节点要求，采用不同型号的ＭＳＰ４３０系列单片机；④电源负责单片机、无线射频模块以及传感器等器件的供电．作为主控制器的ＭＳＰｄ３０系列单片机最大特点是超低功耗和功能集成．其工作电压为１．８—３．６Ｖ，待机电流小于１¨Ａ，通过控制位可以设定１种活动模式和５种低功耗模式，同时内部集成有丰富的片内外设，包括ＪＴＡＧ调试接口．本设计在不同的应用场合采用不同型号，主要是根据应用程序对ＲＡＭ和Ｆｌａｓｈ存储单元大小选择的”］．数据收发模块采用ＴＩ公司的ＣＣ２４８０．ＣＣ２４８０是首款经Ｚｉｇｂｅｅ认证的新Ｚ－Ａｃｃｅｌ系列网络处理器．其内部整合了Ｚｉｇｂｅｅ射频前端和内存，４个通用的Ｉ／Ｏ扩展接口，２路７一１２位的ＡＤＣ，上电复位和掉电复位电路，与处理器联接可以采用ＳＰＩ接口或者ＵＡＲＴ接口，应用的时候只需要很少的外部器和终端设备．当配置成终端设备的时候，在闲置时期，它自动进入低功耗模式（小于０．５斗Ａ）．本设计中的ＣＣ２４８０和ＭＳＰ４３０单片机之间通万方数据过ＳＰＩ方式通讯．通过ＣＣ２４８０的ＣＦＧｌ和ＣＦＧ０选择是ＵＡＲＴ通讯还是ＳＰＩ通讯．图ｌ是节点硬件连接框图，图中的ＬＥＤ指示灯在测试时用来指示数据的传输、节点的发现以及节点休眠等状态．串口通讯模块在协调器中与家庭网关进行数据通讯．在被控端节点中，数据采集模块和串口通讯模块都不需要，为了节省篇幅，故集中到一张图说明．节点通过数据采集模块采集到温度、亮度、湿度等数据，再经微控制器对数据进行处理，通过ＣＣ２４８０无线收发器将数据传送到主控制器．主控制器查询环境参数，通过ＣＣ２４８０将命令传送到传感器节点或终端控制器来改变环境的亮度、温度和湿度参数．∥圈卤滴图１节点硬件连接Ｆｉｇ．１Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｎｏｄｅｈａｒｄｗａｒｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ２．２软件实现节点的软件是基于嵌入式Ｉ上Ｃ／ＯＳ－Ｕ平台设计的．斗Ｃ／ＯＳ．Ｈ是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统，其绝大部分源码是用ＡＮＳＩＣ写的．ｊｘＣ／ＯＳ—ＩＩ占用很少的系统资源，它的最小化内核能编译到２Ｋ，非常适用于无线传感器网络节点．在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易，不需要大的修改就可以增加新的功能．软件的设计包括嵌入式系统的移植和应用程序的编写．ＩｘＣ／ＯＳ．Ｈ在ＭＳＰｄ３０单片机的移植可以归纳为定义基本配置和系统相关函数２个部分．定义基本配置主要包括：①定义编译器相关的数据类型；②设置堆栈单位；③定义ＣＰＵ状态寄存器；④定义堆栈的增长方向；⑤开关中断的宏定义，以及进行任务切换的宏定义；⑥系统中断栈指针，实现中断栈与任务栈分离．系统相关函数主要包括初始化任务栈函数，钩子函数以及其他函数．ｔＬＣ／ＯＳ．１Ｉ操作系统移植后，在其平台上编写应用程序任务．在斗Ｃ／ＯＳ—Ｈ操作系统中，主函数的功能主要有初始化操作系统，创建起始任务，开始１）起始任务：使能端口（ＣＣ２４８０控制端口、元器件．它可以配置的Ｚｉｇｂｅｅ设备有协调器、路由多任务调度．主要任务如下：ＵＡＲＴ端口、Ｉ／Ｏ端口等）初始化；Ｃｃ２４８０初始化；节点根据应用场合创建数据采集、数据收发、控制等任务；执行起始任务主体，包括：构建整个网络、第２期姜文刚，等：智能家居无线传感器网络的研究１７１查询有无增减节点；终端节点的任务主体是：查询网络，加入网络．２）数据采集任务：初始化传感器；通过传感器检测温度、亮度、湿度等环境数据．３）数据收发任务：负责采集的数据、反馈的信息、主控制器的控制指令等数据的收发．４）控制任务：终端节点执行主控制器的指令，实现温度、亮度、湿度等调节．ＣＣ２４８０采用了ｒ１１的Ｚ－Ａｃｃｅｌ技术，通过ｚ．Ａｃ—ｃｅｌＺｉｇｂｅｅ－２００６协议栈可在ＣＣ２４８０上运行．而应用程序则在外部ＭＣＵ上运行．ＣＣ２４８０能够处理所有时序关键型与处理密集型Ｚｉｇｂｅｅ协议任务，而ＭＣＵ占用的空间资源将被释放出来用于满足其他应用．工程师不必全面了解繁琐的Ｚｉｇｂｅｅ协议栈便可以进行产品开发工作，加快了产品的开发速度【６。Ｊ．这也是本设计选择ＣＣ２４８０的原因之一．ＭＳＰ４３０单片机和ＣＣ２４８０之间的匹配靠软件协议接口来实现：ＣＣ２４８０的软件接口分５个模块¨Ｊ，分别是：ＳＹＳ接口、配置接口、简单ＡＰＩ接口、ＡＦ接口和ＺＤＯ接口．ＣＣ２４８０在每个节点的起始任务中初始化．在ＣＣ２４８０的上电初始化步骤中选择ＣＣ２４８０与ＣＰＵ的通讯方式．本设计设置ＣＦＧｌ为０，选择了ＳＰＩ通讯方式．Ｚｉｇｂｅｅ设备有协调器，路由器或者终端设备３种类型．类型设置是在主控器配置ＣＣ２４８０的步骤中，通过ＺＢ—ＷＲＩＴＥ—ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ命令配置ＺＣＤ—ＮＶ＿ＬＯＧＩＡＬ－ＨＰＥ参数，０ｘ００表示协调器，０ｘ０１表示路由器，０】（０２表示终端设备．其他参数配置之后，主处理器应该登记其应用程序，然后开始运行Ｚｉｇｂｅｅ协议栈．主处理器通过ＺＢ—ＡＰＰ—ＲＥＧＩＳＴＥＲ—ＲＥＱＵＥＳＴ命令登记使用简单ＡＰＩ接口的应用程序，登记后主处理器发出ＺＢ—ＳＴＡＲＴ—ＲＥ—ＱＵＥＳＴ命令来启动ＣＣ２４８０的Ｚｉｇｂｅｅ协议栈．一旦Ｚｉｇｂｅｅ协议栈成功启动（ＺＢ—ＳＴＡＲＴ—ＣＯＮＦＩＲＭ参数表示），ＣＣ２４８０就是Ｚｉｇｂｅｅ网络的一部分，根据主处理器发出命令，执行发现、绑定和发送接收数据包．３低功耗策略硬件部分，ＭＳＰ４３０单片机的一个突出的优点就是超低功耗，待机电流小于１ｗＡ【９Ｊ，Ｉ／Ｏ输入端口的漏电流最大为５０ｎＡ．在ＲＡＭ数据保持方式时电流仅０．１斗Ａ．在电压为３Ｖ的活动模式下电流约３００斗Ａ，在ＬＰＭＯ低功耗模式下，电流约为５５ｗＡ．ＣＣ２４８０无线收发器工作在３Ｖ的电压情况万方数据下，接收数据电流约为２６．７ｍＡ，发送数据约为２６．９ｍＡ，休眠情况下电流小于ｌ斗Ａ油Ｊ．节点活动模式下工作电流ｋ。约为２７．１ｍＡ，系统休眠时电流Ｌｋ。约为５６斗Ａ．软件部分主要体现在任务调度管理上，采用的低功耗改进策略如下：１）在多任务系统运行时，系统经常会在某个时间内因无用户任务运行而处于空闲状态．在ｐ．Ｃ／ＯＳ．１Ｉ中规定一个用户程序必须使用一个空闲任务ＯＳＴａｓｋＩｄｌｅ（），而且这个任务是不能用软件删除的．基于此，本设计对该任务的钩子函数进行改进，在系统进人空闲任务前，进入低功耗模式．把ＯＳＴａｓｋｌｄｌｅＨｏｏｋ（ｖｏｉｄ）改写成：ｖｏｉｄＯＳＴａｓｋＩｄｌｅＨｏｏｋ（ｖｏｉｄ）｛ＬＰＭＯ；／，ｌｃ进入低功耗模式ＬＰＭＯ宰／｝２）在系统进人空闲任务时，如果系统在空闲任务工作的时间超过预先的设定值，则先将ＣＣ２４２０、传感器等外围芯片进入休眠状态，系统自动进入休眠功耗模式．如果在休眠状态下，没有需要系统处理的事件发生，则进入睡眠状态．在睡眠状态下，如果事件发生，则先进入休眠状态，如果事件对系统是有效事件，则系统恢复运行模式．在任务调度方面，如果任务执行后，在短期时间内不需要再执行，（如对灯光亮度、温度、湿度采集的任务）则将任务进入睡眠状态．当系统所有任务都进入睡眠状态时，系统进入睡眠模式．如果任务睡眠时间到，则激活ＣＰＵ，重新开始调度．如果仅采用低功耗器件设计节点，且系统一直处于活动模式，则一个２０００ｍＡｌｌ的３．３Ｖ的电池也只能工作２０００／２７．１—７３．８ｈ，因此软件上的低功耗设计很重要．在环境监测系统中，对环境参数的检测不需要实时检测，正常情况下只需１ｈ检测６次即可．而系统的数据检测、处理和收发的时间都是极短的，是毫秒级的，因此如果系统ｌｈ内有１ｓ时间处于活动模式，其余时间就可以处于休眠低功耗模式．如果是对温度调节比较频繁的特殊季节，如夏季，可以增加ｌ倍的活动模式时间，也就是ｓ．因此系统ｌｈ的耗电量为：正常情况下Ｐｎ－２丽１×Ｌｔ＋蒜，．１睇ｐ×１０一＝０．０６４ｍＡｈ：特殊情况下尸ｍ＝丽２×Ｌ。＋蒹％唧×２１７２江苏科技大学学报（自然科学版）第２４卷１０一＝０．０７１ｍＡｈ．表ｌ网络模块参数假设一年有２个月是处于特殊情况下，因此系Ｔａｂｌｅ１Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌ统一年的耗电量（每个月按３０天计算）Ｐｙ＝ＰＨＩ×２４Ｘ３０×１０＋Ｐｍ×２４×３０×２＝４６０．８＋１０２．２４＝５６３．０４ｍＡｈ所以２０００ｍＡＨ的电池可以使用时间为２０００／５６３．０４＝３．５５ａ．由于实验室条件和其他客观条件的，只设计了４个节点，做了简单的环境温度和亮度的检测实验，通过Ｚｉｇｂｅｅ节点简单测试了数据的收发以及简单的组网功能，整个系统运行稳定．为了测试如图２所示，２０个节点分布在场景中．在节点所设计的节点在节点数目比较多的网络中的运行１的应用程序中，编写向节点１０发送数据的周期情况，用Ｍａｔｌａｂ７．０的Ｔｒｕｅｔｉｍｅ工具箱对所设计的性任务，发送周期为０．５８，仿真时间为１０８．Ｚｉｇｂｅｅ无线传感器网络做了仿真．ＺｉｇｂｅｅＡＯＤＶｒｏｕｔｉｎｇｔｅｓｔＴｒｕｅｔｉｍｅ工具箱是瑞典Ｌｕｎｄ工学院的ＤａｎＨｅｎｒｉｋｓｓｏｎ和ＡｎｔｏｎＣｅｒｖｉｎ等学者开发的一种基于Ｍａｔｌａｂ的实时控制与网络控制的仿真工具箱．主要包括了实时内核模块ＴｒｕｅｔｉｍｅＫｅｒｎｅｌ、网络通讯模块ＴｒｕｅｔｉｍｅＮｅｔｗｏｒｋ、电池模块ＴｒｕｅｔｉｍｅＢａｔｔｅｒｙ和无线网络模块ＴｒｕｅｔｉｍｅＷｉｒｅｌｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ４个模块．无线网络模块中，目前Ｔｒｕｅｔｉｍｅ１．５版本中支持两种网络协议：ＩＥＥＥ８０２．１ｌｂ／ｇ（ＷＬＡＮ）和ＩＥＥＥ图２仿真节点分布Ｆｉｇ．２Ｓｃａｔｔｅｒｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｎｏｄｅ利用Ｔｒｕｅｔｉｍｅ工具箱的模块，结合Ｍａｔｌａｂ／起初，在０．０００２Ｓ的时候，节点ｌ要发送数据Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真环境，构建具有２０个传感器节点的到节点１０，因没有路由路径存在，于是就开始查仿真模型．传感器节点主要是以ＴｒｕｅｔｉｍｅＫｅｒｎｅｌ模找、发现路由．如图３ａ）所示在时间为０．０１１８８４Ｓ时候，建立了一条新的路由路径：１—１２一１０．在这Ｎｅｔｗｏｒｋ无线模块．无线模块中的协议选个路径一直保持的时间内，数据都是经过节点１２发送到节点１０上．在仿真过程中，让节点１２缓慢移动，移动到一的ＩＥＥＥ８０２．１５．４（Ｚｉｇｂｅｅ）协议只包含了物理层和定位置范围的时候，会跟节点１失去连接，于是路径就被破坏了，如图３ｂ）所示，数据就先暂时存储在缓冲区中，寻找新的路径．在时间为８．５０７４ｓ时候，在新的路径建立后，数据经ｌ一３—１２一ｌＯ发送Ｔｉｌｅ：０．０００２ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＮｏｄｅ＃１ｗ铷ｔ＇ｔｔ摹ｔｏ￥ｅｎｄ＂ｔｏｌｉｏｄｌ嬉１０Ｄａｔ＾：０．０５７８９１Ｓｉｚｅ：４曩ｏ（ｖａｌｉｄ）ｒｏｕ＇ｔｅ∞ｃｉｌｒｔ毒ｌｌｔｒｆｆｅｒＬｒｔｇｍ．ｅｓ，ｅ，，ｇｅｌＩｉ＿ｅ：０．０ｌ１８８４Ａｎｗｉｔ＇０１．１ｔｔｅｈａｔ＝ｂｅｔｎ，ｔｅｔｒｔａｂｌｉ加ｄｂｅ＇ｔｗｅｅｎＮｏｄｅ掌１ｍ＇ｔｄ冀ｏｄｅｇｔｌ０一一ｌ１２１０Ｉｄａｔａｌｌｅ掌ｓａｇｅｏｉｎｂｕｆｆｅｔＳｅｎｄｘｒＬｇｂｕｆｆｅｒｅｄＪｔｅｔｔｔｔａｇｅｌｔｏ冀。埘１０Ｂｕｔ＇ｆｅｒｅｍｐｔｉｅｄ／４）ｐｌ＂ｉｖａｔ－ｉｏｎｉｎＮｏｄｅ＃１０ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｄ贰毫：０．０５７８９１ａ）路由路径创建万方数据４仿真测试８０２．１５．４（Ｚｉｇｂｅｅ）．块为核心，节点与节点的数据传输通过ＴｒｕｅｔｉｍｅＷｉｒｅｌｅｓｓ择ＩＥＥＥ８０２．１５．４（Ｚｉｇｂｅｅ）协议，结合设计的节点参数如表１所示，对网络的参数进行设置．模块中ＭＡＣ层协议，而所设计节点是运行在Ｚｉｇｂｅｅ２００６协议之上的，因此根据Ｚｉｇｂｅｅ２００６协议栈，在仿真节点上必须添加ＡＯＤＶ路由协议¨引．第２期ｌｌｏｄｅ＃１ｌｏｓｔ姜文刚，等：智能家居无线传感器网络的研究ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｔｏ１７３ｌＩｏｄｅ４１２ｉＪＡＴｉｍｅ：８．５００２Ａｐｐｌｘｃａｔｉｏｎｅｘｉｓｔ０１Ｎｏｄｅ蠢１ｑｒａ２ＴｔＲｔｏｓｅｎｄｔｏ曩ｏｄｅ．１０Ｄａｔ曩：０．５２５１５Ｓｉｚｅ：４爵ｏ（ｖａｌｉｄ）ｒｏｕｔｅＢｕｆｆｅｒｉｎｇ＿ｅｏ霉叠喀ｅＴｉ＿ｅ：８．５０７４…１ｄａｔＡ１２ｎｅ－ｒｏｔｏｒｏ１０ｉｎｂｕｆｆｅｒｈ鲁唪ｂｅｅｎｅｆｔ曲１ｉ掌ｈｅｄｂＧｒｔ’ｒｅｅｎ曩ｏｄ０８１ａｎｄ麓ｏｄｅ掌１０３Ｉｔｍｅｓｓａｇｅｓｂｕｆｆｅｒｅｄｅ－ｐｔｉｅｄＡ１０Ｓｏｎｄｉｎ０ＢｕｆｆｏｒｌｅｓｓｅｅＩｔｏＮｏｄｅ毒１０Ｔｉ＿ｅ：８．５１４ｌｎｅ－Ｋ删Ｌｚｔｅｈａｓｂｅ嘶ｓｅｒｆａｂｌｉｓｈｅｄｂｅｔ－ｅ张ＮｏｄｅＲｌａｎｄ辩ｏｄｅ霉１０一一ｌ０Ｂｕｆｆｅｒ１３ｄａｔ毫ｍｅｓｓａｇｅｓｏＪ＿ｐｔｉｎｂｕｆｆｅｒｌｅｄＡｐｐｌｉｃａ＊ｉｏｎＴｌｉｅ：９．０００２Ｒｏｔ什ｅｅｘｉｎ薯ｉｎｔ囊ｈｌｅ～ｌｉｎ勘ｄｅ●１髓ｎｔｓ１３１０ｔｏｓｅｎｄｔｏ勤ｄ嘏１０Ｄａｔ曩：０．２０２６５Ｓｉｚｅ：４ｂ）路由路径重构ｎｇ．３图３路由信息Ｍ麟嗡ｇｅｓｏｆｒｏｕｔｅ［Ｃ］／／ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｔｉｏｎＳｅｎｓｏｒｓ，ＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓａｎｄ到节点１０．在时间为８．５１４发送到节点ｌＯ．ｌｓ的时候，又寻到一条Ｉｎｆｏｒｍａ－跳数更少的路径，于是接下来数据就经１—１３一ｌＯ从仿真的结果可以看出，所设计的Ｚｉｇｂｅｅ无线传感器网络在节点比较多的情况下，能够实现路由发现、路由维护以及路由路径重组等，明所设计的网络可以在较大的网络环境中运行．Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｓｙｄｎｅｙ：［Ｓ．ｎ．］，２００８：１８９—１９４．ｌＦ，ｓｕ［３］ＡｋｙｉｌｄｉｚｌｅｓｓＷ，ＳａｎｋａｒａｓｕｂｒａｍａｎｉａｍＹ，ｅｔａ１．Ｗｉｒｅ—ｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ：ａｓｕｒｖｅｙ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒＮｅｔｗｏｒｋｓ，２００２，３８（３）：３９３—４２２．［４］封瑜，葛万成．基于Ｚｉｇｂｅｅ技术的无线传感器网络构建与应用［Ｊ］．电子工程师，２００７，３３（３）：２１—２３．ＦｅｎｇＹｕ，ＧｅｎｅｔＷａｎｃｈｅｎｇ．ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓＺｉｇｂｅｅａｎｄｉｔｓｓｅｎｓｏｒ５结论１）在硬件设计上采用了，１１公司的ＭＳＰ４３０系列单片机和最新的ＺｉｇｂｅｅＣＣ２４８０芯片设计无线传感器节点．２）在软件设计上以嵌入式实时系统为开发平台，方便了程序的设计和功能的扩展，缩短开发时间；采用了低功耗策略，设计出来的节点具有组网方便、低功耗等优点．ｂａｓｅｄｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒ，２００７，３３（３）：２１—２３．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［５］徐久强，王进雷，赵海，等．基于ＭＳＰ４３０的无线传感器网络节点的研究与实现［Ｊ］．小型微型计算机系统，２００８，２９（９）：１６５２—１６５６．ＸｕＪｉｕｑｉａｎｇ，ＷａｎｇＪｉｎｌｅｉ，ＺｈａｏＨａｉ，ｅｔａ１．ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓｎｏｄｅｂａｓｅｄＣｈｉｎｅｓｅＣｏｍｐｕｔｅｒＭＳＰ４３０［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙａｅｍｓ，２００８，２９（９）：１６５２—１６５６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［６］ＴＩＩｎｃ．ＣＣ２４８０ＤａｔａＳｈｅｅｔ［ＥＢ／Ｏｂ］．［２００８－０６—１０］ｈｔ—３）为了测试节点在节点数目比较多的网络中的运行睛况，用Ｍａｔｌａｂ７．０的Ｔｒｕｅｔｉｍｅ工具箱对所设计的Ｚｉｇｂｅｅ无线传感器网络做了仿真．仿真结果证ｔｐ：／／ｆｏｃｕｓ．ｔｉ．ｃｏｒｎ．ｃｎ／ｃｎ／ｌｉｔ／ｄｓ／ｓｙｍｌｉｎｋ／ｃｃ２４８０ａ１．础［７］ＴＩＩｎｃ．ＣＣ２４８０ＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ［ＥＢ／ＯＬ］．［２００８—０６一ｌＯ］．ｈｔｔｐ：／／ｆｏｃｕｓ．ｔｉ．ｃｏｍ．ｃｎ／ｃｎ／ｌｉｔ／ｅｒ／ｓｗｒａｌ７５ａ／ｓｗｒａｌ７５ａ．ｐａｌ．明所设计的网络可以在较大的网络环境中运行．４）随着智能家居系统智能化的不断提高，传感器数量会越来越多，无线传感器网络在智能家居［８］邵福，曾文火．ＳＦ６智能监控报警系统开发设计［Ｊ］．华东船舶工业学院学报：自然科学版，２００５，１９（５）：６６—６８．ＳｈａｏＦｕ，Ｚｈｅｎ的地位会越来越重．Ｚｉｇｂｅｅ无线网络具有低功耗、组网方便等优点，相信今后在智能家居的家庭网络中，Ｚｉｇｂｅｅ无线传感器网络会逐渐取代有线网络．Ｗｅｎｈｕｏ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎ—ｔｅｌｌｉｇｅｎｔＳＦ６ｍｏｎｉｔｏｒＥａｓｔＣｈｉｎａａｎｄａｌａｒｍｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ，ＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ：Ｎａｔｕｒａｌ参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］ＳｏｎｇＧｕａｎｇｍｉｎｇ，ＤｉｎｇＦｅｉ，Ｚｈａｎｇ２００５，１９（５）：６６—６８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［９］ＴＩａ１．ＡＩｎｃ．ＭＳＰ４３０Ｆ２４７Ｄａｔｎｓｈｅｅｔ［ＥＢ／ＯＬ］．［２００８—０６—Ｗｅｉｊｕａｎ，ｅｔ１０］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｉ．ｃｏｍ／ｃｎ／ｌｉｔ／ｇｐｎ／ｍｓｐ４３０￡２４７．［１０］ＯｈｌｉｎｅｒｅｎｃｅｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｏｕｔｌｅｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｍａｒｔＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ—１６９１．Ｏｆｔｈｏｍｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＭ，ＨｅｎｒｉｋｓｓｏｎＤ，ＣｅｒｖｉｎＡ．Ｔｒｕｅｔｉｍｅ１．５一碎ＣｏｎｓｕｍｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００８，５４（４）：１６８８ｍａｎｕａｌ［Ｍ］．Ｓｗｅｄｅｎ：ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｎｔｒ０１．ＬｕｎｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７．［２］ＳｕｒｉｅＤ，Ｌａｇｕｉｏｎｉｅ０，Ｐｅｄｅ碍ｏｎＴ．Ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔ－ｗｏｒｋｉｎｇｏｆｅｖｅｒｙｄａｙｏｂｊｅｃｔｓｉｎａｓｍａｒｔｈｏｍｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（责任编辑：童天添）万方数据
