[發明專利]一種煤田火區CC2530節點高溫數據采集及同步休眠控制方法

有效

• 申請號: 201310382829.8
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103442418A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 辛燕;曹清華;陳祖爵;朱娜;閆述
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡監測技術，尤其涉及一種煤田火區CC2530節點的高溫監測和同步休眠控制技術。

背景技術

無線傳感網絡融合了信息獲取、信息傳輸和信息處理等技術，可以感知真實的客觀世界，是物聯網感知層的一項重要技術，有著廣闊的應用前景。因此，特定應用領域內的技術開發，構成了無線傳感器網絡技術發展的重要內容。在煤田火區遠程監測中，圍繞JN5139芯片開發了測溫范圍0℃～1000℃和-40℃～1000℃的高溫節點^[1,2]，為降低網絡耗能開發了網絡的休眠和同步蘇醒功能^[3]。隨著煤田火區監測從小面積的星形網絡向大面積的蜂窩網發展，在今后的路由開發方面，支持無線傳感器網絡開源操作系統TinyOS的CC2530節點，比圍繞非開源ZigBee協議棧開發的JN5139節點有更大的優勢。

本發明選用低功耗片上系統CC2530核心模塊為開發板，通過模擬串行同步輸出模式SPI口讀取高溫傳感MAX6675芯片采集的數據，在擴展的兩線串行總線I2C口連接的外部時鐘芯片PCF8563控制下采集發送數據、同步全網節點休眠。

監測煤田火區地溫時，測溫范圍為0～1023.75℃的MAX6675芯片^[1]，與CC2530節點的核心模塊之間以串行同步輸出模式SPI通信，在CC2530核心模塊的串行同步輸出模式SPI口資源被占用的情況下，需用軟件方式在通用輸入輸出GPIO引腳上模擬串行同步輸出模式SPI的工作方式，文獻4提供了針對SD卡使用的4線串行同步輸出模式SPI的模擬方法，本發明涉及的從設備MAX6675芯片為只讀溫度傳感器芯片，與主設備CC2530節點之間為3線的串行同步輸出模式SPI模擬，同時需按MAX6675芯片的串行同步輸出模式SPI時序設置時鐘極性CPOL和時鐘相位CPHA，選擇CC2530核心模塊模擬串行同步輸出模式SPI時序的工作模式。

為適應無人值守的野外遠程煤田火區監測環境，延長網絡生存周期，節點開發了低功耗的休眠功能，每個節點配以紐扣電池作備用電池的外部時鐘芯片PCF8563，協調全網節點同步休眠，達到節點電池供電電壓不足時仍能計時的目的。但PCF8563芯片與CC2530核心模塊之間以兩線串行總線I²C總線接口通信，CC2530核心模塊自身不直接提供兩線串行總線I2C硬件接口，與文獻3不同的是需在節點的通用輸入輸出GPIO引腳上模擬兩線串行總線I²C數據傳輸協議后，再實現外部時鐘芯片PCF8563控制下的節點同步休眠機制，節點的休眠時間間隔周期T在大于節點工作周期T_w的范圍內可按年、月、日、小時、分鐘隨意設定。

對比文件

[1]江蘇大學曹清華,陳祖爵,李善榮,閆述.130～1000℃高溫煤田火區無線傳感器網絡監測節點及監測方法.發明專利,公開號102215602A,公開日期2011.10.12

[2]江蘇大學瑪格利特理查德森安薩赫，王慶慶，曹清華，閆述.一種用于溫度監測的無線傳感器網絡節點及溫度監測方法.發明專利，申請號201310285713.2，申請日期2013.07.08

[3]江蘇大學曹清華,閆述,朱娜,陳祖爵.長時深度休眠無線傳感器網絡同步蘇醒機制.發明專利,公開號CN102821446A,公開日期2012.12.12

[4]希姆通信息技術（上海）有限公司徐紅芳.采用GPIO接口模擬SPI協議的方法.發明專利,公開號CN102654857A,公開日期2012.09.05

發明內容

本發明的目的在于提供一種煤田火區CC2530節點高溫數據采集及同步休眠控制方法，實現MAX6675芯片與CC2530節點之間的串行同步輸出模式SPI通信，完成高溫數據的采集，測溫范圍達到0～1023.75℃；通過以紐扣電池作備用電池的外部時鐘芯片PCF8563，保證節點在電池供電不足的情況下也能協調全網節點的同步休眠，且休眠時間間隔周期T在大于節點工作周期T_w的范圍內可按年、月、日、小時、分鐘隨意設定，實現將現有煤田火區的傳感器監測節點核心模塊JN5139換成支持開源無線傳感器操作系統TinyOS的CC2530核心模塊，方便后繼的路由開發，推進小面積的星型監測網向大面積的蜂窩網發展。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種煤田火區CC2530節點高溫數據采集及同步休眠控制方法，其特征在于所述的同步休眠控制方法包括如下步驟：