LM3S1138與CC2420的無線傳感器網絡通信

引 言
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的綜合智能信息系統，由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成。它是通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡，具有低功耗、低成本、分布式、自組織、快速展開、抗毀性強等特點。無線傳感器網絡能夠實時監測系統并及時反饋信息，以實現復雜的指定范圍的目標檢測與跟蹤，具有廣闊的應用空間。本文介紹使用LM3S1138微控制器和CC2420無線射頻芯片構建無線傳感器網絡節點的方法，并說明了如何實現點對點的通信傳輸。

1 硬件節點設計
1．1 網絡節點設計
無線傳感器網絡由網絡中的多個網絡節點構成。用模塊化的設計方法，節點的硬件由微控制器模塊和無線射頻模塊組成。其中，微控制器模塊包含處理器核、數據存儲電路和A／D轉換器等，根據不同的需求還可以連接其他傳感器模塊。網絡節點硬件結構如圖1所示。

1．2 LM3S1138微控制器
微控制器選用Luminary公司的LM3S1138。它采用32位RISC結構的Cortex-M3處理器核，具有64 KB單周期Flash，16 KB單周期訪問的SRAM，4個通用定時器模塊(GPTM)(每個提供2個16位定時器)，16位ADC事件觸發器，兼容ARM FiRM的看門狗定時器，2個同步串行接口(SSI)，3個完全可編程的16C550型UART(支持IrDA)，3個獨立集成的模擬比較器，2個I2C模塊，9～46個GPIO(具體數目取決于配置)，片內低壓差(LDO)穩壓器(具有可編程的輸出電壓，用戶可調節的范圍為2．25～2．75 V)，遵循IEEE 1149．1―1990標準的測試訪問端口(TAP)控制器(通過JTAG和串行接口進行調試訪問，完整的JTAG邊界掃描)，6個復位源，以及可編程的時鐘源控制(可對單個外設的時鐘進行選通以降低功耗)。Cortex-M3是ARM公司為要求有快速中斷響應能力的深度嵌入式應用而設計的一款低功耗嵌入式處理器。它具有門數少、中斷延遲短、調試成本低的特點，采用ARMv7-M架構，是一個可綜合、高度可配置的處理器。Cortex-M3包含一個高效的哈佛結構三級流水線，可提供1．25 DMIPS／MHz，工作頻率為50 MHz，采用兼容Thumb指令的Thumb-2指令集以獲取更高的代碼密度。它采用硬件除法和單周期乘法；集成嵌套向量中斷控制器(NVIC)，34個中斷具有8個優先級；帶可選的存儲器保護單元(MPU)，提供特權模式來保護操作系統的功能；非對齊式數據訪問使數據能夠更為有效地安置到存儲器中；精確的位操作(bit-banding)不僅最大限度利用了存儲器空間，而且還改良了對外設的控制。本文的硬件平臺選用以LM3S1138為主控芯片的EasyARM1138開發板。