无线传感器网络汇聚节点的设计与实现
由于传统的传感器采用的是电缆形式，它不仅使系统成本增加，而且也产生
了许多不同信号之间的干扰。文章采用无线传感器网络（WSN）方法，大大减
少了连接的规模，而且安装更容易，信号更稳定。与传统传感器相比，无线传感
器网络具有预防性维护方便、成本低、适合恶劣环境应用等优点。文章对无线传
感器网络中汇聚节点的重要性进行了分析和讨论，并给出了硬件平台和软件平台
的详细设计。在硬件平台上，设计了LPC2214处理器和CC2530模块的无线通
信装置。为了确保传感器节点的网络灵活性，ZigBee作为无线通信协议。通过
μμC/OS-II实时操作系统提供设计软件系统。该设计满足水槽节点的要求，并成
功应用于大型油船温度监测系统
标签：无线传感器网络；ZigBee；sink节点；μc/OS-II；温度监测
引言
无线传感器网络的节点安装过程较为灵活，布线相对简单，通常情况下，通
过电池等设备进行供电，对于远程设备可以实时监测，本文介绍了一种无线传感
器网络汇聚节点的设计。其采用ARM处理器和CC2530作为硬件平台，以Zigbee
作为无线通信协议，μC/OS-II为操作系统，完成了汇聚节点应具备的功能，并成
功运用于大型油船的温度监控系统。
1无线传感器网络汇聚节点介绍
无线传感器网络一般通过三个部分组合而成，分别是传感器节点、汇聚节点
以及远程客户端三级网络系统，对特定环境的物理量进行检测和感知是通过传感
节点完成的，通过把这些物理量转化成电量，以供整个系统进行判断和处理。汇
聚节点在整个网络中有两部分作用，其一是对传感器节点传输过来的数据进行处
理，其二是把远程控制中心的命令发送到每一个传感器节点。所以，汇聚节点同
时和远程终端以及传感器节点进行通信。
2汇聚节点的总体设计
2.1硬件平台的设计
根据汇聚节点的工作特性，硬件平台选用LPC2214芯片作为中央处理器，
其采用ARM7TDMI-S為内核，是ARM体系中的一款高端芯片。内含多个定时
器和计数器；LPC2214集成多种通信接口，能较好地满足通信领域的要求。硬件
连接图如图1所示。
汇聚节点不仅需要与远程终端进行通信，而且还需与传感器节点进行通信，
其计算能力较强，速度较快，所以对系统进行通讯接口的扩展。在汇聚节点与传
感器节点之间采用无线通讯方式满足无线传感器节点数目庞大、分布较广，且工
作功耗低等要求，本系统选用Zigbee作为无线通讯协议。
为了保证数据传输的快速性和可靠性，同时考虑到汇聚节点与远程终端的距
离，所以在汇聚节点与远程终端之间采用有线以太网的通讯方式。系统采用
RTL8019AS作为以太网接口芯片，连接汇聚节点与远程终端。其硬件电路如图2
所示。
在存儲器扩展方面，系统采用两片FLASH芯片SST39VF1601和两片SRAM
芯片ISSIS61LV25616AL构成32位的存储系统。
供电单元为系统运行提供能量来源，其稳定工作是系统可靠的基本保证。在
本系统中，LPC2214内核所需电压为1.8V，I/O口电压为3.3V，RTL8019AS和
CC2530无线收发单元的供电电压为5V，SST39VF1601、JTAG、74AC125D等
其他芯片供电电压为3.3V，因此系统正常工作需要3种电平不同的电源。结合
实际的工程情况，最终确定系统输入电源电压为5V，在电路板上通过稳压芯片
LM1084IS-3.3将5V变换为3.3V和稳压芯片LM1117-1.8将5V变换为1.8V，保
证了系统中各芯片的供电要求和整个系统的功率分配。系统功能总框图如图3
所示。
2.2软件平台的设计
计算机系统由硬件和软件组成，汇聚节点的硬件平台以ARM处理器为核心，
而目前流行的嵌入式操作系统主要有：μC/OS-II、uClinux、WindowsCE和
VxWorks等。以下为几种主流操作系统的简单介绍。
（1）μC/OS-II：μC/OS-II操作系统和其他操作系统的区别是其代码为完全
开放的。并且μC/OS-II是具有多任务的操作系统，在同一时间可以对多种功能
进行完成。大多数开发环境支持C语言，但是