嵌入式WSNs汽車防盜系統

引言
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks)是通信技術、計算機技術、傳感器技術和網絡技術相結合的產物。無線傳感器網絡是由大量隨機分布的、具有實時感知和自組織能力的傳感器節點組成的，它具有分布式處理帶來的監測精度高、容錯性好、覆蓋區域廣等優點，在環境監控、消費類電子、軍事偵察以及交通管理等很多領域中具有廣闊的應用前景，是近期國際上研究的熱點之一。
1.系統方案設計
無線傳感器網絡的基本組成單元是具備信息采集和通信功能的嵌入式節點，因此無線傳感器網絡的設計也就是節點的設計。本文根據無線傳感器網絡的功能需求，按照嵌入式系統體裁衣的思想選擇各個功能模塊部件，著重考慮節點的性價比和可升級性等因素，設計嵌入式無線傳感器網絡節點的硬件結構。根據功能需求，將各個獨立功能模塊化，節點的硬件體系結構如圖 1所示。

本文綜合硬件平臺因素，系統軟件使用嵌入式實時操作系統 FreeRTOS。由于簇頭節點需具備 GPRS數據傳輸功能，因而軟件體系中具備 TCP/IP協議棧也是非常重要的。本文選擇了在著名開源網站 SourceForge上公開發布的嵌入式實時操作系統 FreeRTOS作為系統軟件體系設計的基礎，選擇己經移植到 FreeRTOS上的的 uIP作為系統 TCP/IP協議棧。在節點組網模塊設計中，本文移植了符合 ZigBee規范的軟件，從而為節點的組網，路由等應用層程序的開發提供了基礎。如圖 2所示為系統的軟件體系結構。

1 無線傳感器網絡節點硬件設計
2 1ARM處理器模塊通信電路設計

采用 GPRS模塊進行數據傳輸過程中，為便于系統測試，本文采用 AT91SAM7S256提供的一路兩線制串口DBG COM顯示由CPU發送給 GPRS模塊的數據，采用剩下的 USARTO顯示由 GPRS模塊發送給 CPU的數據，實現對發送和接收數據的監測和解析，為系統功能的調試提供了一種良好的接口。

2.2 ARM處理器時鐘電路設計
AT91 SAM7S系列微控制器系統時鐘由時鐘發生器提供，其內部包括 1個鎖相環 (PLL)， 1個主振蕩器，1個 RC振蕩器。時鐘發生器為系統提供下列時鐘: SLCK慢速時鐘。由 RC振蕩器提供，是電源管理系統內唯一恒定時鐘。 MAINCK主振蕩器輸出時鐘。PLLCK分頻器與 PLL輸出。

圖 4 時鐘模塊電路原理圖
2.3 MC39i模塊電路設計
GPRS模塊設計可劃分為 SIM卡接口電路、啟動復位電路和控制接口電路三部分。啟動復位電路設計，MC39i上電后，將其 IGT引腳拉低至少 100ms，即可以開啟 MC39i；MC39i帶有一個符合 ISO 7816-3 IC卡標準的 SiM卡接口，用戶可以方便的接外部 SIM讀卡器； MC39i通過 ZIF插座提供了符合 ITU-T DCE標準的 RS232接口，通過 RS232接口可以向 MC39i發送 AT命令和數據。該接口工作在 CMOS電平下。MC39i的 RS232接口支持 8位數據、無校驗、 1位停止位的數據格式，波特率可以設置為 300bps~115kbps。支持 RTS/CTS硬件握手信號和 XON/XOFF握手信號。