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微功耗WiFi无线传感器网络规划与完成

微功耗WiFi无线传感器网络设计与实现-如果你已经熟悉ARM单片机和KEIL开发环境和uCOS-II, 即使对802.11无线传感器网络不熟,借助完整强大的软件开发平台和易用无线WiFi SoC,WI

  一、WiFi 无线传感器传感器网络宽广的运用远景

  无线传感器网络由布置在检测区域内的许多、廉价、微型、节能传感器节点组成,经过无线通信方法自我构成网络体系,其首要意图是协同地感知、收集和处理网络掩盖区域中感知目标的信息,接纳指令并与操控中心交流有关实践国际的信息。假如说互联网构成了逻辑上的信息国际,改动了人与人之间的交流方法,那么,无线传感器网络便是将逻辑上的信息国际与客观上的物理国际交融在一起,改动人类与自然界的交互方法。

  无线传感器网络被美国商业周刊列为21世纪最有影响的改动国际的十大技能之一,还被麻省理工学院(MIT)技能谈论列为全球未来的三大高科技产业; 和现在国内现已比较遍及的802.15.4规范和zigbee无线传感器网络比较,WiFi /IEEE 802.11b/g网络是更老练的技能,在设备互操作上所具有显着优势;这种依据IP的联网技能能够十分便利的完结和现已安装在企业和家庭中的网络进行无缝衔接,而且还应具有更好的安全性。

  当WiFi /IEEE 802.11b/g 的无线网络信号,在不远的将来,像一片片”无线云彩”相同掩盖咱们的每一个”无线城市”的上空和掩盖咱们每一个家庭,每一个商业楼宇上空的时分,下列的图像将变为实践。

  图像一: 千家万户家庭中的各种电表,水表,煤气表内的低功耗无线WiFi SoC,经过WI-FI无线网络,以很低的功耗,和供电公司等动力经过者保持着网络实时联络 ,家庭内的数字显现体系,会告诉你,何时动力价格最低,你能够运用低价格动力付费,一起,假如你的动力设备呈现问题,动力公司也会第一时刻抢修。

  缴费和抄表,更是全主动中经过无线完结……

  图像二: 都市树立的商业大楼内部,数以万计的作业无线传感器,包含安防,温度,湿度,烟雾报警等等,悉数选用现已具有的WiFi 无线SoC为中心的节点进行主动无线衔接,中心操控体系,依据这些无线传感器的许多的信息,调理空调体系,监控大楼安全,是商业大厦更安全,更节能…。

  图像三: 巨大的物流库房,大型卡车,铲车,来来往往, 每件货品上,都安装了具有定位功用的无线WiFi SoC芯片,经过库房内现已广泛布设的802.11无线网络,每件货品都能够准确的定位,也能够简略取得货品的详细信息……

  从开展的眼光看, WiFi 无线传感器传感器网络的运用领域包含各种无线传感器,无线实时定位网络,射频辨认(RFID) 网络,数字家庭网络,安全监督网络等等,具有十分宽广的运用远景和商业远景。

  二、挑选适宜的无线WiFi SoC (单片机)

  长期以来,尽管802.11规范现已成为了全球无线网络开展的干流方向之一,可是在许多人印象中, WiFi /IEEE 802.11b/g技能功耗比较高,只适用于电脑之间的无线衔接和其他高速无线衔接运用,其实,无线技能和SoC技能的演进,近年来,现已呈现了下面说到的多个合适于低功耗运用的WiFi 无线SoC芯片,咱们仅仅需求对其进行挑选,就能够用于咱们自己的WiFi 无线传感器传感器网络规划;

  G2 Microsystems 公司开发的 G2C501, 是一个推出较早的超低功耗IEEE 802.11 (Wi-Fi) 芯片 (SoC) , 见图一所示, 该芯片内部集成了802.11无线芯片和基带芯片,包含了一个32位MCU和80KB SRAM+320KB ROM, 而且具有125K无线唤醒和支撑ISO 24730-2 无线定位的硬件功用。

  

  图一 G2C501 片上体系

  GainSpan公司最近推出WiFi 芯片GS1010,(该公司是芯片伟人英特尔出资支撑的美国硅谷的立异企业), 这个以两个经典ARM7微操控器器为内核的32位“ARM射频SoC (ARM无线片上体系), 将两个ARM7 32位微处理器,384K闪存,224k SRAM多种外围电路,A/D,RTC和802.11无线芯片等悉数规划成一只十分小的QFN封装微型单芯片中(102脚 10X10平方毫米巨细),完结了Wi-Fi体系的单片机化,无线化,微型化,使规划者能够选用GS1010单片机来规划微型遥控器,信用卡相同薄的微型RFID电子标签,能置入人体的微型传感器等等电池供电产品和多种运用产品。

  一起, 该芯片功耗十分低,GS1010能够保证在一节AA电池供电下长达5~10年的运用时刻(详细时刻取决于不同运用中的唤醒距离)。

  GS1010芯片内部框图见图二所示;

  

  图二 GS1010 WI-FI 无线 SoC框图

  以上两种WI-FI无线芯片,各有千秋,针对不同的运用,有各自不同的技能特色,可是GS1010因为内置384K FLASH ,所以不需求任何外部芯片,就能够构成一个完好的运用体系,更像一个正真的单片机, 而且运用咱们比较了解的ARM7结构,对许多现已了解ARM编程的工程师而言,上手比较简略,能够比较便利的象开发ARM单片机运用,简略入门开发等, 所以, 咱们鄙人面的评论中,选用GS1010作为咱们运用的无线SoC。

  三、挑选适宜的开发体系

  因为GS1010无线 WiFi SoC芯片,实践上也是一个典型的微操控器芯片,国内也习气称为ARM单片机, 和其他ARM单片机开发相同, 用户需求规划自己的 WiFi运用产品,必定需求一套开发渠道来完结代码编译,下载,调试(DEBUG) 和测验等功用。

  依据在互联网上查找的成果,现在发现的开发GS1010的开发渠道只需两种,一种是GainSpan公司原厂出产的软件开发包装:GS1010-SDK, 见图三。

  

  图三 GS1010-SDK

  另一种是GainSpan公司我国战略合作伙伴深圳/成都无线龙通讯科技公司联合开发的ARMRF-GS1010-PK软件开发渠道,见图四。

  

  图四 ARMRF-GS1010-PK开发体系

  两套开发体系各有技能特色, 合适于不同运用, 表一是两套开发渠道首要技能参数比较表:

  表一 : GS1010开发渠道首要参数比较

  从上面比较咱们能够看出,GS1010-SDK长处是选用了GREEN HILLS的高级开发环境和RTOS,比较合适欧美商场高端客户,缺陷是价格较高。

  ARMRF-GS1010-PK ,选用了国内比较了解的KEIL ARM 渠道和uCOS-II作为 RTOS, 而且开发了中文图形显现等功用, 也在功用和代码上,兼容GS1010-SDK首要代码,为开发GS1010和无线传感器网络,供给了新的挑选。

  四、代码开发和开端测验

  规划WiFi 无线传感器传感器网络的运用,首先是代码规划,开发体系中的嵌入式传感器节点软件包,供给了所需求悉数相关源代码,假如你是规划一个将各种传感器的物理量,如温度,光度,按必定时刻距离传送的802.11网络的体系,你只需求先打开下面的工程文件: (见图五)

  

  图五:无线传感器嵌入式节点软件工程文件

  关于了解ARM单片机开发的工程师而言,这是一个咱们都十分了解的画面,你能够从顶层开端,对相关ARM 源代码进行修正,包含改动传送距离,添加传感器类型,添加操控外设等等,58个简略和简略运用的API包含了对网络协议栈和WI-FI网络传输的悉数操控功用…。, 完结这些修正和添加代码后,你能够轻松进行编译,下载到多个开发板GS1010芯片 FLASH 内部和进行调试,并实践运转…

  完结节点软件开端测验后,你能够衔接WI-FI AP ( wireless access point,)

  运转WI-FI 传感器网络PC扮演软件,你能够在PC上,经过屏幕,看到经过WI-FI网络无线传输过来的传感器信息, 如图六所示。

  

  图六 传感器曲线实时显现

  五、WI-FI无线传感器网络开发并不那样奥秘和困难

  从上面的简略介绍来看,只需你现已了解ARM单片机和KEIL开发环境和uCOS-II, 即便还对802.11无线传感器网络不是很了解,可是是凭借完好的和强壮的软件开发渠道和简略运用的无线WiFi SoC芯片, WI-FI无线传感器网络开发并不那么奥秘和困难。

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