[發明專利]無線傳感器網絡節點

有效

• 申請號: 200910014364.4
• 申請日: 2009-02-18
• 公開（公告）號: CN101483908A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 王翥;宋佳;郝曉強;魏德寶
• 申請（專利權）人: 王翥
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種無線傳感器網絡中的節點，能夠實現無線傳感器網絡中數據的同步采集及網絡中節點的長時間睡眠和定時喚醒工作模式轉換，極大降低節點功耗，適用于低功耗的無線傳感器網絡。

背景技術

無線傳感器網絡(Wireless?Sensor?Networks，WSN)作為一個新興的技術，由部署在檢測區域內大量的廉價微型節點組成，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織網絡，協作地采集和處理檢測區域中的感知對象信息，并發送給觀察者。它的出現產生了一種全新的信息獲取和處理模式，結合不同類型的傳感器，在環境監測、軍事偵察、智能家居、智能交通、工業控制等眾多領域有著廣闊的應用前景。

其中無線傳感器網絡是由大量低成本的傳感器節點構成的自組織網絡。因為工作環境及成本原因，傳感器節點通常使用電池供電，能量十分有限，因此提高能量有效性、延長網絡壽命成為傳感器網絡設計的關鍵技術。對于實際的檢測環境中數據的采集一般不是很頻繁，而目前的傳感器節點一般是通過微處理器內部的睡眠定時器來實現短時間周期性的頻繁喚醒，來巡檢是否有數據的采集要求，時鐘的校準是通過相關通信協議軟件算法來實現，在實際應用中存在比較大的缺陷。

發明內容

為了克服現有的傳感器網絡中頻繁的時間喚醒機制、時間同步及校準的復雜性，本發明提供了一種帶有精準時鐘模塊的無線傳感器網絡節點。節點的精準時鐘模塊控制節點的MCU，可實現網絡時間同步和校準及長時間睡眠與定時喚醒轉換，極大降低節點功耗，從而有效地拓展了整個網絡的生命周期。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

無線傳感器網絡節點外接帶鬧鐘功能的精準實時時鐘芯片，使節點在空閑時處于關閉狀態，每當采集數據時間到，由時鐘芯片輸出中斷信號開啟節點的MCU系統以響應上位機指令，校準本地時鐘并進行數據采集，在數據采集結束后，程序控制MCU系統斷電，使無線傳感器網絡節點再次處于關閉狀態，轉入長時間休眠，一直到下一次中斷喚醒信號。

本專利的有益效果是，利用精準時鐘模塊控制無線傳感器網絡節點實現長時間的休眠和定時喚醒、時間同步和校準，即保證了按時采集傳感器節點數據，又減少了節點頻繁的周期喚醒與休眠，節約了大量電池能量，在很大程度上使節點的功耗更低，從而延長了整個網絡的生命周期。

附圖說明

圖1是本發明節點的硬件結構框圖；

圖2是本發明節點精準時鐘芯片的寫操作工作時序圖；

圖3是本發明節點精準時鐘芯片控制節點MCU工作時序圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

如圖1所示，一種無線傳感器網絡節點的硬件框圖主要包括MCU、系統時鐘、RF模塊、電源模塊、傳感器接口和精準時鐘模塊組成。其中，①MCU為整個傳感器節點的控制中心；②系統時鐘為節點的工作提供穩定的外部時鐘；③RF模塊在MCU的控制下實現無線信號的收發；④電源模塊為節點及外圍模塊提供穩定的電源，一般用電池來實現；⑤傳感器接口用于節點與傳感器的連接；⑥精準時鐘模塊是由帶鬧鐘的精準時鐘芯片及外圍器件組成，使節點能夠進行較長時間休眠和定時喚醒工作模式轉換，來實現整個網絡的時間同步及完成同步數據采集功能。

MCU為整個無線傳感器網絡節點的控制中心，與系統時鐘、RF模塊、電源模塊、傳感器接口和精準時鐘模塊均有連接，用于控制傳感器采集數據及控制無線通信RF模塊與其他節點進行無線通信；系統時鐘與MCU連接，為節點的工作提供穩定的外部時鐘；RF模塊與MCU連接，在MCU的控制下實現無線信號的收發通信；電源模塊為MCU、RF模塊、精準時鐘模塊各部分提供穩定的電源，一般用電池來實現；傳感器接口一端與MCU相連，另一端接各種傳感器，用于完成各種參數測量；精準時鐘模塊是由帶鬧鐘的精準時鐘芯片及外圍器件組成，與MCU相連，使節點能夠進行較長時間休眠和定時喚醒工作模式轉換，來實現整個網絡的時間同步及完成同步數據采集功能。

無線傳感器網絡節點，由節點的精準時鐘模塊實現長時間休眠與定時喚醒工作模式轉換。

在無線傳感器網絡節點工作前預先設定精準時鐘模塊中時鐘芯片定時的時間數據，當定時時間到時，時鐘芯片與MCU相連的中斷引腳輸出脈沖，脈沖的下降沿(或者上升沿)到來時喚醒MCU，MCU控制整個節點開始工作，等待響應上位機控制指令，進行參數采集、傳輸數據等工作，工作完成后，程序控制MCU再次轉入長時間休眠，等待下一次喚醒。