无线传感器的网络节点之硬件设计

【Word版本下载可任意编辑】无线传感器的网络节点之硬件设计当然代表性的是ChipconAS公司推出的CC2430、CC2431芯片，它们提供了简单方便的ZigBee/IEEE802.15.4低功耗无线传感器网络解决方案，为节点平台的微型化提供了可能。

CC2430芯片在以往CC2420射频芯片的根底上整合了微处理器，存储单元以及ZigBee射频（RF）前端。这样在使用极少外围器件的情况下就可以实现节点方案。处理器采用了8位的8051处理器，具有128KB可编程闪存和8KB的RAM，还具有多种内部资源，如模拟数字转换器、定时器、看门狗等，使系统的设计开发更为方便。CC2430芯片采用0.18μmCMOS工艺生产，工作时的电流为27mA。在接收和发射模式下，电流分别低于27mA或25mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的时间极短的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。

CC2431是在CC2430以及摩托罗拉基于IEEE802.15.4标准的无线电定位解决方案的根底上，集成在单一硅芯片上的系统解决方案，不仅具有CC2430的相关特点还具有硬件定位的功能。

图10为CC2431的功能模块图。

图10

CC2431的设计结合了8KB的RAM及强大的外围模块，并有3种不同的版本。它们根据不同的闪存空间32KB、64KB和128KB来优化复杂度与成本。CC2431的尺寸只有7mm×7mm的48脚封装，采用具有内嵌闪存的0.18μmCMOS标准技术。针对协议栈、网络和应用软件执行时对MCU处理能力的要求，CC2431包含一个增强型工业标准的8位8051微控制器内核，运行时钟为32MHz。CC2431还包含一个DMA控制器，可以减少8051微控制器内核对数据的传送操作，因此提高了芯片整体的性能。在CC24318KB静态RAM中的4KB是超低功耗SRAM。32KB、64KB或128KB的片内Flash块提供在线可编程非易失性存储器。CC2431集成了4个振荡器用于系统时钟和定时操作，以及用于用户自定义应用的外设，具有4个定时器。此外，还集成了实时时钟、上电复位、8通道8～14位ADC等其他外设，并带有定位跟踪引擎。

图11为CC2431的典型接线图，他的外围电路很少，只需设计晶振电路和天线电路即可。

图11

2.3.3串口通信模块

为了方便监测网络中数据传输的正常，需要串口来连接计算几，读取节点内部的数据。连接串口到CC2431，必须加max232开展电平转换。设计中因为是sink节点故只需一路输入输出，用P1-6连接T2IN，P1-7连接R2OUT。VDD需要接电源并用C1，C2接地。如图12

图12

2.3.4仿真器接口设计

JTAG口设计必须符合电路引脚要求，否则无法连接。JTAG口设计方便烧写和调试程序，接口电路如图13所示，可根据后续需要改良。

图13

图14

晶振电路设计：采用两个石英谐振器和4个电容分别构成1个32MHZ的晶振电路和一个32.768的晶振电路，如图15所示，R221R261为偏置电阻，其中R221为32MHZ晶振设置精细偏置电流。

图15

3小结

本文根据无线传感器的设计要求，结合系统的实际，设计出了一款无线传感器节点的硬件设计方案。选用CC2431处理器作为系统的微处理