第一篇：無線傳感網(wǎng)實驗報告
Central South University
無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 實驗報告
學(xué)院:
班級: 學(xué)號: 姓名:
時間: 指導(dǎo)老師：
第一章 基礎(chǔ)實驗
了解環(huán)境
1.1 實驗?zāi)康?/p>
安裝 IAR 開發(fā)環(huán)境。CC2530 工程文件創(chuàng)建及配置。源代碼創(chuàng)建，編譯及下載。1.2 實驗設(shè)備及工具
硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 節(jié)點板一塊，USB 接口仿真器，PC 機
軟件：PC 機操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開發(fā)環(huán)境，TI 公司的燒寫軟件。
1.3 實驗內(nèi)容
1、安裝 IAR 集成開發(fā)環(huán)境
IAR 集成開發(fā)環(huán)境安裝文件所在光盤目錄：物聯(lián)網(wǎng)光盤工具CD-EW8051-7601
2、ZIBGEE 硬件連接
安裝完 IAR 和 Smartrf Flash Programmer 之后，按照圖所示方式連接各種硬件，將仿真器的 20 芯 JTAG 口連接到 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板上，USB 連接到 PC 機上，RS-232 串口線一端連接 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板，另一端連接 PC 機串口。
3、創(chuàng)建并配置 CC2530 的工程文件 IAR 是一個強大的嵌入式開發(fā)平臺，支持非常多種類的芯片。IAR 中的每一個 Project，都可以擁有自己的配置，具體包括 Device 類型、堆/棧、Linker、Debugger 等。（1）新建 Workspace 和 Project 首先新建文件夾 ledtest。打開 IAR，選擇主菜單 File-> New-> Workspace 建立新的工作區(qū)域。
選擇 Project-> Create New Project-> Empty Project，點擊 OK，把此工程文件保存到文件夾 ledtest 中，命名為：ledtest.ewp（如下圖）。
（2）配置 Ledtest 工程
選擇菜單 Project->Options...打開如下工程配置對話框
選擇項 General Options，配置 Target 如下 Device：CC2530；
（3）Stack/Heap 設(shè)置：XDATA stack size：0x1FF
（4）Debugger 設(shè)置：
Driver：Texas Instruments（本實驗為真機調(diào)試，所以選擇 TI；若其他程序要使用 IAR仿真器，可選 Simulator）
至此，針對本實驗的 IAR 配置基本結(jié)束.4、編寫程序代碼并添加至工程
選擇菜單 File->New->File 創(chuàng)建一個文件，選擇 File->Save 保存為 main.c 將 main.c 加入到 ledtest 工程，將實驗代碼輸入
然后選擇 Project->Rebuild All 編譯工程
編譯好后，選擇 Project->Download and debug 下載并調(diào)試程序 下載完后，如果不想調(diào)試程序，可點工具欄上的按鈕終止調(diào)試。
到此，程序已經(jīng)下載到了 cc2530 芯片的 flash 內(nèi)，按下 ZX2530A 上的復(fù)位按鈕可看到程序的運行效果。
LED 實驗 2.1 實驗?zāi)康?/p>
通過 I/O 控制小燈閃爍的過程。
在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板上運行自己的程序。2.2 實驗設(shè)備及工具
硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 節(jié)點板一塊，USB 接口仿真器，PC 機
軟件：PC 機操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開發(fā)環(huán)境。2.3 實驗結(jié)果
1.正確連接下載線和 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板，打開 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板電源。
2.在文件夾“基礎(chǔ)實驗2 LED”下打開工程 led,編譯工程，并下載到 CC2530 節(jié)點板。3.觀察 LED 的閃爍情況。
4.修改延時函數(shù)，可以改變 LED 小燈的閃爍間隔時間。
5.重新編譯，并下載程序到 CC2530 節(jié)點板，觀察 LED 的閃爍情況。
答：增加延時就會發(fā)現(xiàn)小燈閃爍的頻率降低了。
串口實驗 3.1 實驗?zāi)康?/p>
本次實驗將會學(xué)習(xí)如果使用串口實現(xiàn)與 PC 機的通訊。（實驗中需要 PC 機與開發(fā)板之間使用RS232 交叉串口連接線）。
能正確配置 CC2530 的串口。3.2 實驗設(shè)備及工具
硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 節(jié)點板一塊，USB 接口仿真器，PC 機，交叉串口線一根。
軟件：PC 機操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開發(fā)環(huán)境、串口調(diào)試助手。3.3 實驗結(jié)果
CC2530 能與上位機通過串口正常通信
1.正確連接下載線和 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板，用串口線正確連接上位機和 ZX2530A 型板，使能通過串口交換數(shù)據(jù)。
2.在文件夾“基礎(chǔ)實驗5 uart”下打開工程 uart,編譯工程，并下載到 CC2530 節(jié)點板。
3.通過上位機上的串口調(diào)試助手，發(fā)送數(shù)據(jù)到 cc2530，然后檢查 cc2530 回送給上位機的數(shù)據(jù)。
3.4 實驗總結(jié)
通過這次實驗，讓我對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有了進(jìn)一步的了解。在無線的世界，感覺一切都是那么神奇，二一切又是那么理所當(dāng)然，記得小時候常常想，那些無線好神秘，畫面，聲音等怎么可以從一方到達(dá)另一方而可以完全不接觸。雖然今天做的實驗都是很小很簡單的，比起顯示中那些絢麗的感覺沒什么值得贊揚的，但對于我來說，這個更有魅力，那些絢麗的我是以仰望的視角來對待，而這次我能深入它的原理去真正接觸它，以平視來看待它。
第二章 射頻實驗
點對點射頻通信實驗 1 實驗?zāi)康?/p>
在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板上運行相應(yīng)實驗程序。熟悉通過射頻通信的基本方法。練習(xí)使用狀態(tài)機實現(xiàn)收發(fā)功能。2 實驗內(nèi)容
接收節(jié)點上電后進(jìn)行初始化，然后通過指令 ISRXON 開啟射頻接收器，等待接收數(shù)據(jù)，直到正確接收到數(shù)據(jù)為止，通過串口打印輸出。發(fā)送節(jié)點上電后和接收節(jié)點進(jìn)行相同的初始化，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸出到 TXFIFO 中，再調(diào)用指令 ISTXONCCA 通過射頻前端發(fā)送數(shù)據(jù)。3 實驗設(shè)備及工具
硬件：ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板 2 塊、USB 接口的仿真器，PC 機 Pentium100 以上。
軟件：PC 機操作系統(tǒng) WinXP、IAR 集成開發(fā)環(huán)境、串口監(jiān)控程序。4 實驗原理
發(fā)送節(jié)點通過串口接收用戶的輸入數(shù)據(jù)然后通過射頻模塊發(fā)送到指定的接收節(jié)點，接收節(jié)點通過射頻模塊收到數(shù)據(jù)后，通過串口發(fā)送到 pc 在串口調(diào)試助手中顯示出來。如果發(fā)送節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)目的地址與接收節(jié)點的地址不匹配，接收節(jié)點將接收不到數(shù)據(jù)。以下為發(fā)送節(jié)點程序流程圖：
以下為接收節(jié)點流程圖： 實驗步驟
1.打開光盤“無線射頻實驗2.點對點通信”雙擊 p2p.eww 打開本實驗工程文件。2.打開 main.c 文件下面對一些定義進(jìn)行介紹 RF_CHANNEL 此宏定義了無線射頻通信時使用的信道，在多個小組同時進(jìn)行實驗是建議每組選擇不同時信道。但同一組實驗中兩個節(jié)點需要保證在同一信道，才能正確通信。
PAN_ID 個域網(wǎng) ID 標(biāo)示，用來表示不同在網(wǎng)絡(luò)，在同一實驗中，接收和發(fā)送節(jié)點需要配置為相同的值，否則兩個節(jié)點將不能正常通信。SEND_ADDR 發(fā)送節(jié)點的地址 RECV_ADDR 接收節(jié)點的地址
NODE_TYPE 節(jié)點類型：0 接收節(jié)點，1：發(fā)送節(jié)點，在進(jìn)行實驗時一個節(jié)點定義為發(fā)送節(jié)點用來發(fā)送數(shù)據(jù)，一個定義為接收節(jié)點用來接收數(shù)據(jù)。
3.修改 NODE_TYPE 的值為 0，并編譯下載到節(jié)點板。此節(jié)以下稱為接收節(jié)點。
4.修改 NODE_TYPE 的值為 1，并編譯下載到另外一個節(jié)點板。此節(jié)點板以下稱為發(fā)送節(jié)點。
5．將接收節(jié)點的串口與 pc 的串口相連，并在 pc 端打開串口調(diào)試助手，配置波特率為 115200。
6.先將接收節(jié)點上電，然后將發(fā)送節(jié)點上電。7.從串口調(diào)試助手觀察接收節(jié)點收到的數(shù)據(jù)。
8．修改發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容，然后編譯并下載程序到發(fā)送節(jié)點，然后從串口調(diào)試助手觀察收到的數(shù)據(jù)。9.修改接收節(jié)點的地址，然后重新編譯并下載程序到接收節(jié)點，然后從發(fā)送節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)觀察接收節(jié)點能否正確接收數(shù)據(jù)。6 實驗數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
發(fā)送節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送出去后，接收節(jié)點接收到數(shù)據(jù)，并通過串口調(diào)試助手打印輸出。發(fā)送數(shù)據(jù)的最大長度為 125（加上發(fā)送的據(jù)長度和校驗，實際發(fā)送的數(shù)據(jù)長度為 128 字節(jié)）。7 實驗心得
這次實驗在原來的短距離無線通信中有所涉獵，所以應(yīng)該這個對于我們來說還是很簡單的，所以很快就做完實驗了，就和幾個同學(xué)好好研究了一下它的原理和一些它的展望，感覺這個學(xué)科以后有很大的發(fā)展前途，作為一個物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)生，對無線射頻技術(shù)應(yīng)該得很了解，指望它吃飯呢。這次實驗也很簡單，但是還是可以解除它的最底層的東西可以更加激發(fā)我們的興趣。第三章 ZStack組網(wǎng)實驗
多點自組織組網(wǎng)實驗 1 實驗?zāi)康?/p>
理解 zigbee 協(xié)議及相關(guān)知識。
在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板上實現(xiàn)自組織的組網(wǎng)。在 ZStack 協(xié)議棧中實現(xiàn)單播通信。2 實驗內(nèi)容
先啟動協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點上電后進(jìn)行組網(wǎng)操作，再啟動路由節(jié)點和終端節(jié)點，路由節(jié)點和終端節(jié)點上電后進(jìn)行入網(wǎng)操作，成功入網(wǎng)后周期的將自己的短地址，父節(jié)點的短地址，自己的節(jié)點 ID 封裝成數(shù)據(jù)包發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點接收到數(shù)據(jù)包后通過串口傳給 PC，從 PC 上的串口監(jiān)控程序查看組網(wǎng)情況。發(fā)送數(shù)據(jù)格式為(16 進(jìn)制): FF 源節(jié)點(16bit)父節(jié)點(16bit)節(jié)點編號 ID(8bit)例如 FF 4B 00 00 00 01，表示 01 號節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)地址為 004B，發(fā)送數(shù)據(jù)到父節(jié)點，其網(wǎng)絡(luò)地址為 00 00(協(xié)調(diào)器)。3 實驗設(shè)備及工具
硬件：DZ2530 型 CC2530 節(jié)點板、USB 接口的仿真器，PC 機 Pentium100 以上。
軟件：PC 機操作系統(tǒng) WinXP、IAR 集成開發(fā)環(huán)境、ZTOOL 程序。4 實驗原理
程序執(zhí)行的流程圖如圖 5-4 所示，在進(jìn)行一系列的初始化操作后程序就進(jìn)入事件輪詢狀態(tài)。
對于終端節(jié)點，若沒有事件發(fā)生且定義了編譯選項 POWER_SAVING，則節(jié)點進(jìn)入休眠狀態(tài)。
協(xié)調(diào)器是 Zigbee 三種設(shè)備中最重要的一種。它負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立，包括信道選擇，確定唯一的PAN 地址并把信息向網(wǎng)絡(luò)中廣播，為加入網(wǎng)絡(luò)的路由器和終端設(shè)備分配地址，維護路由表等。Z-Stack 中打開編譯選項 ZDO_COORDINATOR，也就是在 IAR 開發(fā)環(huán)境中選擇協(xié)調(diào)器，然后編譯出的文件就能啟動協(xié)調(diào)器。具體工作流程是：操作系統(tǒng)初始化函數(shù) osal_start_system 調(diào)用ZDAppInit 初 始 化 函 數(shù)，ZDAppInit 調(diào) 用 ZDOInitDevice 函 數(shù)，ZDOInitDevice 調(diào) 用
ZDApp_NetworkInit 函數(shù)，在此函數(shù)中設(shè)置 ZDO_NETWORK_INIT 事件，在 ZDApp_event_loop 任務(wù)中對其進(jìn)行處理。由 第 一 步 先 調(diào) 用 ZDO_StartDevice 啟動網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，再調(diào)用NLME_NetworkFormationRequest 函數(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，這一部分涉及網(wǎng)絡(luò)層細(xì)節(jié)，無法看到源代 碼，在庫中處理。ZDO_NetworkFormationConfirmCB 和 nwk_Status 函數(shù)有申請結(jié)果的處理。如果成功則 ZDO_NetworkFormationConfirmCB 先執(zhí)行，不成功則 nwk_Status 先執(zhí)行。接著，在ZDO_NetworkFormationConfirmCB 函數(shù)中會設(shè)置 ZDO_NETWORK_START 事件。由于第三步，ZDApp_event_loop 任務(wù)中會處理 ZDO_NETWORK_START 事件，調(diào)用 ZDApp_NetworkStartEvt 函數(shù)，此函數(shù)會返回申請的結(jié)果。如果不成功能量閾值會按ENERGY_SCAN_INCREMENT 增加，并將App_event_loop 任務(wù)中的事件 ID 置為 ZDO_NETWORK_INIT 然后跳回第二步執(zhí)行；如果成功則設(shè)置 ZDO_STATE_CHANGE_EVT 事件讓 ZDApp_event_loop 任務(wù)處理。對 于 終 端 或 路 由 節(jié) 點，調(diào) 用 ZDO_StartDevice 后 將 調(diào) 用 函 數(shù) NLME_NetworkDiscoveryRequest 進(jìn)行信道掃描啟動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的過程，這一部分涉及網(wǎng)絡(luò)層 細(xì)節(jié)，無法看到源代碼，在庫中處理，NLME_NetworkDiscoveryRequest函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果將會返回到函數(shù)ZDO_NetworkDiscoveryConfirmCB 中，該 函 數(shù) 將 會 返 回 選 擇 的 網(wǎng) 絡(luò)，并 設(shè) 置 事 件ZDO_NWK_DISC_CNF，在 ZDApp_ProcessOSALMsg 中對該事件進(jìn)行處理，調(diào)用 NLME_JoinRequest加入指定的網(wǎng)絡(luò)，若加入失敗，則重新初始化網(wǎng)絡(luò)，若加入成功則調(diào)用 ZDApp_ProcessNetworkJoin函數(shù)設(shè)置 ZDO_STATE_CHANGE_EVT，在對該事件的處理過程 中將調(diào)用ZDO_UpdateNwkStatus函數(shù)，此函數(shù)會向用戶自定義任務(wù)發(fā)送事件 ZDO_STATE_CHANGE。本實驗在 Zstack 的事例代碼 simpleApp 修改而來。首先介紹任務(wù)初始化的概念，由于自定義任務(wù)需要確定對應(yīng)的端點和簇等信息，并且將這些信息在 AF 層中注冊，所以每個任務(wù)都要初始化然后才會進(jìn)入 OSAL 系統(tǒng)循環(huán)。在 Z-Stack 流程圖中，上層的初始 化集中在 OSAL 初始化（osal_init_system）函數(shù)中。包括了存儲空間、定時器、電源管理和 各任務(wù)初始化。其中用戶任務(wù)初始化的流程如下：
用戶任務(wù)初始化流程圖
任務(wù) ID（taskID）的分配是 OSAL 要求的，為后續(xù)調(diào)用事件函數(shù)、定時器函數(shù)提供了參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)在啟動的時候需要指定，之后才能觸發(fā) ZDO_STATE_CHANGE 事件，確定設(shè)備的類型。目的地址分配包括尋址方式，端點號和地址的指定，本實驗中數(shù)據(jù)的發(fā)送使用單播方式。之后設(shè)置應(yīng) 用 對 象 的 屬 性，這 是 非 常 關(guān) 鍵 的。由 于 涉 及 很 多 參 數(shù)，Z-Stack 專 門 設(shè) 計 SimpleDescriptionFormat_t 這一結(jié)構(gòu)來方便設(shè)置，其中的成員如下： EndPoint，該節(jié)點應(yīng)用的端點，值在 1-240 之間，用來接收數(shù)據(jù)。AppProfId，該域是確定這個端點支持的應(yīng)用 profile 標(biāo)識符，從 Zigbee 聯(lián)盟獲取具體的 標(biāo)識符。AppNumInClusters，指示這個端點所支持的輸入簇的數(shù)目。pAppInClusterList，指向輸入簇標(biāo)識符列表的指針。AppNumOutClusters，指示這個端點所支持的輸出簇的數(shù)目。pAppOutClusterList，指向輸出簇標(biāo)識符列表的指針。
本實驗 profile 標(biāo)識符采用默認(rèn)設(shè)置，輸入輸出簇設(shè)置為相同 MY_PROFILE_ID，設(shè) 置完成后，調(diào)用 afRegister 函數(shù)將應(yīng)用信息在 AF 層中注冊，使設(shè)備知曉該應(yīng)用的存在，初 始化完畢。一旦初始化完成，在進(jìn)入 OSAL 輪詢后 zb_HandleOsalEvent 一有事件被觸發(fā)，就會得到及時的處理。事件號是一個以宏定義描述的數(shù)字。系統(tǒng)事件（SYS_EVENT_MSG）是強制的，其中包括了幾個子事件的處理。ZDO_CB_MSG 事件是處理 ZDO 的響應(yīng)，KEY_CHANGE 事件 處理按鍵（針對 TI 官方的開發(fā)板），AF_DATA_CONFIRM_CMD 則是作為發(fā)送一個數(shù)據(jù)包 后的確認(rèn)，AF_INCOMING_MSG_CMD是接收到一個數(shù)據(jù)包會產(chǎn)生的事件，協(xié)調(diào)器在收到 該事件后調(diào)用函數(shù) p2p_test_MessageMSGCB，將接收到的數(shù)據(jù)通過 HalUARTWrite 向串口 打印輸出。ZDO_STATE_CHANGE 和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的改變相關(guān)在此事件中若為終端或路由節(jié)點 則發(fā)送用戶自定義的數(shù)據(jù)幀：FF 源節(jié)點短地址(16bit，調(diào)用 NLME_GetShortAddr()獲得)、父節(jié)點短地址(16bit，調(diào)用 NLME_GetCoordShortAddr())、節(jié)點編號 ID(8bit，為長地址的最低字節(jié)，調(diào)用 NLME_GetExtAddr()獲得，在啟動節(jié)點前應(yīng)先用 RFProgrammer 將非 0XFFFFFFFFFFFFFFFF 的長地址寫到 CC2530 芯片存放長地址的寄存器中)，協(xié)調(diào)器不做任何處理，只是等待數(shù)據(jù)的到來。終端和路由節(jié)點在用戶自定義的事件 MY_REPORT_EVT中 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 并 啟 動 定 時 器 來 觸 發(fā) 下 一 次 的 MY_REPORT_EVT 事件，實現(xiàn)周期性的發(fā)送數(shù)據(jù)（發(fā)送數(shù)據(jù)的周期由宏定義 REPORT_DELAY 確定）。5 實驗步驟
1.打開工程文件夾協(xié)議棧實驗2.多點自組網(wǎng)ProjectszstackSamplesSimpleAppCC2530DB下的工程文件 SimpleApp.eww。2.選擇工程
編譯，生成協(xié)調(diào)器代碼，并下載到 ZX2530A 開發(fā)板。此節(jié)點為協(xié)調(diào)器節(jié)點。3.選擇工程
編譯，生成終端節(jié)點代碼，并下載到 ZX2530 開發(fā)板。此節(jié)點為終端節(jié)點。4.選擇工程
編譯，生成路由器節(jié)點代碼，并下載到 ZX2530 開發(fā)板，此節(jié)點為路由器節(jié)點。5.用串口線將協(xié)調(diào)器節(jié)點與 pc 連接起來，在 pc 端打開 ZTOOL 程序。(ZTOOL 程序在 zstack 安裝后自動安裝)6.開啟 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點板電源。7.在 ZTOOL 程序中觀察組網(wǎng)結(jié)果。6 實驗數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
由接收數(shù)據(jù)的 DebugString 可以看出圖中有兩個節(jié)點加入了網(wǎng)了，其中一個節(jié)點的 DEVID 是21，網(wǎng)絡(luò)地址：4f07，父節(jié)點地址是 0 即協(xié)調(diào)器。另外一個節(jié)點的 DEVID 是 11，網(wǎng)絡(luò)地址：A6F7，父節(jié)點地址是 4f07 即上一節(jié)點。實驗中可以試著改變不同節(jié)點的位置，然后通過 ZTOOL 看看組網(wǎng)結(jié)果有什么不同。7 實驗心得
這次實驗感覺比原來的更有趣，可以在手機上看到無線連接的組網(wǎng)，所以和同學(xué)們很有興趣，雖然只有幾個分支，但是幾個的通信還是可以清晰可見的。同時也讓我們看到了大型android手機的模樣，以前都是看成品，這次看的是半成品，感覺很有意思。在組網(wǎng)的過程中，遇到了一些問題，剛開始不知道如何解決，就問同學(xué)和老師，有的是線的問題，由于實驗器材本身的問題，導(dǎo)致一些松動之類的，但最后實驗總算是順利的完成了。在這感謝幫助我的同學(xué)和老師。第四章 傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合實驗
Zigbee 節(jié)點控制程序設(shè)計 1.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點工程
SimpleCoordinator 即協(xié)調(diào)器工程，如下圖
協(xié)調(diào)器的應(yīng)用功能代碼實現(xiàn)文件是 SimpleCoordinator.c 在工程文件夾 App 目錄下具體實現(xiàn)可參考源碼。按下鍵盤上的 F7 即個編譯協(xié)調(diào)器工程，編譯好之后可將代碼下載到協(xié)調(diào)器節(jié)點板。1.2 人體紅外傳感器節(jié)點工程
SimpleInfrared 即人體紅外傳感器工程，如下圖
人體紅外傳感器節(jié)點應(yīng)用控制代碼可參考工程目錄 App 下 SimpleInfrared.c 1.3 超聲波距離傳感器節(jié)點工程 SimpleDistanceSensor 即超聲波距離傳感器工程，如下圖
超聲波距離傳感器節(jié)點實現(xiàn)代碼可參考工程目錄 App 下
SimpleDistanceSensor.c。超聲波測距驅(qū)動代碼請參考 ys-srf05.c 文件。
1.4 濕度傳感器節(jié)點工程
SimpleHumiditySensor 即濕度傳感器節(jié)點工程，如下圖
濕度傳感器應(yīng)用控制代碼可參考工程目錄 App 下SimpleHumiditySensor.c 文件，其濕度的測量驅(qū)動可參考溫濕度傳感器驅(qū)動 dht11.c 文件
平臺控制操作 2.1 啟動程序
1）安裝好程序后，打開 android 應(yīng)用程序面板，找到圖標(biāo) 點擊進(jìn)入程序。
2）直接點擊登錄按鈕，進(jìn)入到系統(tǒng)主界面。第一次進(jìn)入是系統(tǒng)會自動連接到 zigbee 網(wǎng)關(guān)然后去搜索 zigbee 網(wǎng)絡(luò)，默認(rèn)的 zigbee 網(wǎng)關(guān)地址為本機 IP 地址，即 127.0.0.1。
3）如果你的 zigbee 網(wǎng)關(guān)地址不是本機，則需要修改默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址。通過按下系統(tǒng)‘菜單’按鍵，會出現(xiàn)如下菜單，選擇‘設(shè)置’菜單，可以設(shè)置默認(rèn)的 zigbee 網(wǎng)關(guān)。如下圖：
4）設(shè)置好網(wǎng)關(guān)后，下次啟動程序就不用再次設(shè)置了。2.2 搜索網(wǎng)絡(luò)
如果 zigbee 網(wǎng)關(guān)設(shè)置好，通過菜單選擇‘搜索網(wǎng)絡(luò)’就可以搜索 zigbee 網(wǎng)絡(luò)了，正常情況下至少會有一個協(xié)調(diào)器節(jié)點，如果程序提示搜索不到網(wǎng)絡(luò)，請檢查你的網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)調(diào)器是否正確連接。如果 zigbee 網(wǎng)絡(luò)上還有其它節(jié)點，可以在網(wǎng)絡(luò) TOP 圖上一起顯示出來。如下，是一個zigbee 網(wǎng)絡(luò) TOP 圖：
圖中共有 7 個節(jié)點，其中最上面那個是協(xié)調(diào)器節(jié)點，其它為傳感器節(jié)點，其中地址為 58229的燈光設(shè)備帶有路由功能，屬路由器節(jié)點，它下面有兩個子節(jié)點，分別為人體傳感器和溫度傳感器。2.3 傳感器節(jié)點操作
通過搜索到的 zigbee 網(wǎng)絡(luò) TOP 圖，可以了解整個 zigbee 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點分布情況。通過點擊屏幕上相應(yīng)節(jié)點的圖標(biāo)可以進(jìn)入相關(guān)節(jié)點的控制和監(jiān)控操作。
下圖為溫度傳感器的監(jiān)控界面：
其它界面讀者可以自行實驗，并且去了解。
實驗心得
四次實驗完成了，雖然不能說自己學(xué)到了很多吧，至少對這里面的一些操作有了一定的了解，本科生本來就是為了讓我們擴充視角，知道更多的東西。無線傳感網(wǎng)絡(luò)真的感覺很神奇，也很有發(fā)展前景，這些高尖端的技術(shù)，現(xiàn)在存在一些瓶頸，如果能夠突破，對物聯(lián)天下這個目標(biāo)將前進(jìn)了一大步，如果能夠把傳感器節(jié)點造的更節(jié)能，更低廉，更小巧，將會實現(xiàn)全球各個地方的實時數(shù)據(jù)采集，就可以得到更多的信息，為以后生產(chǎn)生活帶來巨大的改變。在收集的數(shù)據(jù)肯定是海量的，將需要其他學(xué)科的支撐，一起結(jié)合起來，實現(xiàn)真的物物相聯(lián)。
第二篇：無線傳感網(wǎng)外文翻譯
無線傳感網(wǎng)絡(luò)?
1、簡介
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一些節(jié)點組織成的一個相互協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)。每個節(jié)點都具有處理能力（有一個或多個微控制器，CPU或DSP芯片），還可包括多種類類型的存儲器（程序，數(shù)據(jù)和閃存），一個射頻收發(fā)器（能常是用一個全方位的定向天線），電源（如電池和太陽能電池），和各種傳感器、執(zhí)行器。這些節(jié)點被部署在一個特定的環(huán)境中后，它們通常通過自組織的形式，實現(xiàn)無線通信?？梢灶A(yù)見，由數(shù)千個甚至上萬個這樣的節(jié)點組成的系統(tǒng)將會出現(xiàn)，并將改變我們的生活和工作方式。
當(dāng)前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署步伐正在加快。這是很合理的期望：10-15年內(nèi)，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)訪問的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將覆蓋整個世界。這可以被視為互聯(lián)網(wǎng)變成了一個物理網(wǎng)絡(luò)。這一新技術(shù)令人興奮，在許多領(lǐng)域都具有無限潛力，包括醫(yī)療，軍事，交通，娛樂，危機管理，國土防御和智能空間等。
由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式實時系統(tǒng)，一個自然的問題是，有多少已有的分布式和實時系統(tǒng)解決方案可用于這一些新的系統(tǒng)？不幸的是，很少先前的成果可以應(yīng)用，因此在系統(tǒng)的所有領(lǐng)域都需要新的解決方案，主要的原因是，以先前的工作為基礎(chǔ)的假設(shè)發(fā)生了巨大變化。過去的分布式系統(tǒng)研究的假設(shè)是：系統(tǒng)是有線的，電源是無限的，非實時的，有用戶界面（如屏幕和鼠標(biāo)），有一組固定的資源，將系統(tǒng)中的節(jié)點看得很重要，并且是與位置無關(guān)的。相比之下，無線傳感系統(tǒng)是有線的，電源也比較稀缺，實時的，使用傳感器和執(zhí)行器作為接口，擁有的資源也會動態(tài)改變，總體行為很重要，位置信息也很關(guān)鍵。許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還使用了最低端的設(shè)備，這進(jìn)一步的限制了對過去方案的重用。
本章概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些關(guān)鍵領(lǐng)域和無線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究情況。在介紹過程中，我們使用工作中的具體例子來展示發(fā)展的狀態(tài)并顯示這些解決方案與分布式系統(tǒng)的解決方案的不同之處。特別地，我們討論了MAC層（第2節(jié)），路由（第3節(jié)），節(jié)點定位（第4節(jié)），時鐘同步（第5節(jié)），和電源管理（第6節(jié)）。為了展示這一技術(shù)的整體狀況，我們又簡單的討論了兩個當(dāng)前的系統(tǒng)。在第8節(jié)中，我們做了總結(jié)。
2、MAC 介質(zhì)訪問控制協(xié)議（MAC）通過共用信道協(xié)調(diào)行動。最常見的解決方案是基于沖突的。一個普通的基于沖突的策略是，讓一個節(jié)點傳輸信息來探測信道是否忙，如果不忙則傳輸該信息，忙則等待并且稍后再次嘗試。發(fā)生沖突后，節(jié)點會等待一段隨機的時間，避免再次沖突。許多無線介質(zhì)訪問控制協(xié)議也有休眠模式，進(jìn)入休眠模式后，在一個給定的時間內(nèi)，節(jié)點不再傳輸和接收數(shù)據(jù)包，以節(jié)省能源。還有許多以些此機制為基礎(chǔ)的變化形式。? 作者：John A.Stankovic Department of Computer Science University of Vaginal.出處：WDS'08 Proceedings of Contributed Papers, Part III, 19–23, 2008.一般來說，大多數(shù)MAC協(xié)議都是對一般情況，或者特殊通信模式和工作負(fù)荷，而進(jìn)行的優(yōu)化。然而，一個無線傳輸網(wǎng)絡(luò)具有更多的集中的要求，包括：本地的單播和廣播，通信通常是從節(jié)點到基站（sink）的（大多數(shù)通信因此是朝一個方向的），通信具有周期性和間歇性，并且作為一個主要因素必須考慮能量的消耗。一個有效的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議必須消耗的能量少，避免沖突，實現(xiàn)所需代碼和內(nèi)存少，能有效的為一應(yīng)用程序所用，能適應(yīng)不斷變化的無線電頻率和網(wǎng)絡(luò)條件。
基中一個比較好的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的MAC的例子是 B-MAC，它是高度可配置的，并且能用很少的代碼量和內(nèi)存量實現(xiàn)。它還有一個接口，允許你選擇各種功能，僅當(dāng)那些功能為某一應(yīng)用程序特需的時候。B-MAC協(xié)議包括四個主要部部分：空閑信道評估（CCA），包重傳，鏈路層的確認(rèn)，低功耗的監(jiān)聽。當(dāng)信道空閑時，B-MAC的CCA用一個加權(quán)的變化的樣本平均值來評估背景噪音，以能更好檢測有有效數(shù)據(jù)包和沖突。包重傳時間是可配置的，通常從一個線性范圍值中選取，而典型的其他分布式系統(tǒng)使用的是一個指數(shù)重傳策略。對于典型的在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)的通信模式而言，這將減少延遲和工作量。B-MAC也支持一個包一個包的鏈路層確認(rèn)機制。這樣僅僅重要的包需要消耗額外的代價。低功耗監(jiān)聽機制用于周期性蘇醒和休眠的節(jié)點中。當(dāng)蘇醒時，它監(jiān)聽一段足夠長的時間來評估是否需要繼續(xù)保持醒的狀態(tài)，或者轉(zhuǎn)回到休眠模式。該方案節(jié)約了大量的能量。許多MAC協(xié)議使用請求發(fā)送（RTS）和清除發(fā)送（CTS）的交互方式。在選定的數(shù)據(jù)包數(shù)量級比較大的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中（1000字節(jié)），這個效果很好。然而，當(dāng)包的大小很小時，為建立一個包的傳輸所需RTS-CTS開銷將變得不可接受，因此，不能用RTS-CTS 策略。
最近，已出現(xiàn)一些支持多信道無線傳感網(wǎng)絡(luò)的的研究工作。在這些系統(tǒng)中，擴展MAC協(xié)議為多信道MAC協(xié)議是必要的。其中的一個協(xié)議就是MMSN[36]。這些協(xié)議必須支持像B-MAC協(xié)議樣的協(xié)議的所有特征，但是也必須為每一次傳輸確定頻率。因此，多頻MAC協(xié)議分為兩個階段：信道分配和訪問控制。MMSN的細(xì)節(jié)是相當(dāng)復(fù)雜的，在此沒有做過多的描述。另一方面，我們期望未來有更多的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用多信道（頻率）。MAC協(xié)議的優(yōu)點包括提供了更大的包吞吐量，甚至在由競爭網(wǎng)絡(luò)和商業(yè)設(shè)備像移動電話和微波爐引起的頻譜擁擠的情況下也能傳輸。
3、路由
多跳路由是無線傳感網(wǎng)絡(luò)所需的關(guān)鍵服務(wù)。下因為如此，出現(xiàn)了大量的這方面原工作?；ヂ?lián)網(wǎng)和移動自組網(wǎng)（MANET）路由技術(shù)，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，不能出色發(fā)揮。互聯(lián)網(wǎng)路由假定具有高可靠的有線連接，因此包錯誤是很少的；在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中這點不成立。許多MANET路由解決方案依賴于相鄰點間的對稱的聯(lián)系（例如，如果節(jié)點A可以可靠的到達(dá)節(jié)點B，則B可以到達(dá)A。這些差異使得新的解決方案的發(fā)明和部署很必要。
對于以自組形式部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，路由策略往往從發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點開始。節(jié)
點巡回發(fā)送信息（包）并且建立本立路由表。這些表包括了相鄰節(jié)點的ID和位置的最少信息。這意味著節(jié)點必須先于節(jié)點發(fā)現(xiàn)之前，知道它們的地理信息。在這些表中的其他典型信息包括節(jié)點的剩余能量，能過這個節(jié)點的延遲，鏈路的質(zhì)量評介。
一旦表在在，在大多數(shù)路由算法中，信息從源位置傳導(dǎo)到目標(biāo)地址，都是基于幾何坐標(biāo)，而不是ID。一個典型的像這樣工作的路由算法就是GF(Geograpic Forwarding)。
在GF中，一個節(jié)點知曉它的位置，并且正在被路由的信息包含了目標(biāo)地址。此節(jié)點然后，通過幾何的距離公式，計算哪一個相鄰節(jié)點與目標(biāo)節(jié)點最靠近。它就將這信息傳輸?shù)较乱惶?。在各種GF的變體中，節(jié)點也可以考慮延遲，鏈接的可靠性和剩余的能量。
其他重要的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的路由范例是定向擴散[11]。該路由方案集成了路由，查詢和數(shù)據(jù)匯總。此處，散發(fā)一個查詢來詢問對遠(yuǎn)程節(jié)點來的數(shù)據(jù)的興趣。擁用適合于被請求的數(shù)據(jù)的節(jié)點就回復(fù)以一屬性值對。此屬性值對，基于梯度，向著請求者的方向延伸，它隨著請求的發(fā)送和回應(yīng)而建立和更新。沿著從源到目標(biāo)的路徑，數(shù)據(jù)可以被聚合，以減少通信量。數(shù)據(jù)也可以經(jīng)過多條路徑以增加路由的穩(wěn)健性。
除了剛才展示的的無線傳感網(wǎng)絡(luò)路由的基本的特性外，還有許多關(guān)鍵問題包括： ? 可靠性
? 與喚醒/睡眠計劃的整合 ? 單播，組播和任播語義 ? 實時 ? 移動性 ? 空洞 ? 安全性和 ? 擁塞
可靠性：由于信息要的傳輸要經(jīng)過多跳，各個鏈接的高可靠性就顯得得重要，否則信息傳過整個網(wǎng)絡(luò)的可能性將令人無法接受的低。為了確保鏈接的可靠性，使用一些指標(biāo)做了許多重要的工作，像接收信號強度，基于錯誤的鏈接質(zhì)量指標(biāo)，包投遞率等。重要的經(jīng)驗證據(jù)表明，包投遞率是最好的度量，但是獲取這一數(shù)據(jù)代價是昂貴的。實證數(shù)據(jù)也表明許多在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的鏈接是不對稱的，也就是說，節(jié)點A可以成功傳遞一條信息到節(jié)點B，反向的從B到A的鏈接可能不可用。非對稱的鏈接是導(dǎo)致MANET路由算法像DSR和AODV不能很好的用于WSN的原因，因為這些協(xié)議從源向目的地發(fā)送一條詢問信息，然后利用反向的路徑獲取確認(rèn)信息。反向路徑，由于WSN中的不對稱性發(fā)生率很高，不太可靠。
與喚醒/睡眠的整合：為了節(jié)約能量，許多WSN將點置入睡眠狀態(tài)。顯然，一個醒著的節(jié)點里應(yīng)當(dāng)選擇一個睡眠狀態(tài)的節(jié)點作為它的下一跳（除非它先喚醒該節(jié)點）。
單播，組播和任播語義：正如上面提到的，在大多數(shù)情況下一個WSN將一條信息路由到一個地理的目的地。當(dāng)它到達(dá)目的的，會發(fā)生什么呢？有幾種可能性。首先，此信息也包括一個特定單播節(jié)點作為目標(biāo)，或者語義也可能是一個最接近地理終點的節(jié)點會成為單播節(jié)點。第二，語義可能是，在一個目標(biāo)地址周圍區(qū)域中的所有節(jié)點都接受到這一信息，這是一區(qū)域多播。第三，在目標(biāo)區(qū)域中的任何節(jié)點都接受信息，稱為任播。SPEED[5]協(xié)議就支持這三種語義。也常有洪泛（多播）到整個網(wǎng)絡(luò)的需要。存在許多高效的洪泛路由策略。
時實性：對于一些應(yīng)用程序，信息必須在一定期限到達(dá)目的地。由于在WSN中存在高度不穩(wěn)定性，要開發(fā)一個總是有保證的路由算法很困難。許多協(xié)議如SPEED和RAP用了一個速度的概念來將包傳輸進(jìn)行優(yōu)先次序的化分。速度是一個很好的度量標(biāo)準(zhǔn)，它聯(lián)合了時間期限和一條信息必須傳輸?shù)木嚯x。
移動性：路由將會變得復(fù)雜，如果信息源和目的都在移動的話。解決方法包括更新本地相鄰路由表或者確定代理接點，由它負(fù)責(zé)跟蹤節(jié)點所在位置。一給定節(jié)點的代理節(jié)點也可能改變，當(dāng)一個節(jié)點越來越遠(yuǎn)離它的初如位置時。
空洞：因為WSN節(jié)點傳輸范圍有限，對于一些節(jié)點，在路由路徑上，在一條信息應(yīng)該經(jīng)過的方向上，沒有轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。像GPSR這樣的協(xié)議，通過選擇一些不在正確方向的節(jié)點，以圖找到一條繞過空洞的路徑，解決了這一問題。
安全性：如果對手存在，他們可以干各種各樣的對路由算法的攻擊，包括選擇性轉(zhuǎn)發(fā)，黑洞，重播，蟲洞和拒絕服務(wù)攻擊。不幸的是，幾乎所有的路由算法都忽略了安全性并且很容易 受到這些攻擊。像SPINS這樣的協(xié)議開始解決安全路由的問題。
擁塞：今天，許多WSN通信具有周期性或很少通信。擁塞似乎不是一個問題對于這樣的網(wǎng)絡(luò)來說。然而，擁塞對于有更多要求的WSN來說將會成為問題，對于一些處理音頻，視頻和處理多個基站的大系統(tǒng)來說，這一問題更加突出。甚至在只有一個基站的系統(tǒng)中，在基站附近的擁塞也會是一個嚴(yán)重的問題，因為所以的通信聚集于基站。解決方案使用背壓力，減少源節(jié)點傳輸率，扔掉不太重要的信息，并能過調(diào)度避免盡可能多的沖突，它們只會加劇擁塞問題。
4、節(jié)點定位
節(jié)定定位是確定在系統(tǒng)中的每個節(jié)點的地理位置的問題。定位問題對于WSN來說是必須解決的，最基本、最困難的問題之一。區(qū)域是許多參數(shù)和要求的函數(shù)，使得它非常的復(fù)雜。例如，要考慮的問題包括：額外的定位硬件的成本，信標(biāo)（自己自己位置的節(jié)點）存在嗎，如果在在的話，有多少個，它他的通信范圍是多大，需要的定位精度是多少，系統(tǒng)是室內(nèi)的還是室外的，節(jié)點之間是否有視線，它是一個二維的、還是三位的定位問題，能量預(yù)算是怎樣的（信息數(shù)量），需要多長時間來定位，時鐘是同步的嗎，系統(tǒng)處在友好還是敵對區(qū)域，有什么錯誤的假設(shè)正在作出，系統(tǒng)對象是否受到安全攻擊。
針對某些要求和問題的難題可輕易的解決。如果成本和外形尺寸不是主要的問題并且米級別的精度是可接受的，那么對于戶外系統(tǒng)，節(jié)點裝備上GPS就可以解決問題。如果系統(tǒng)需要一次一個節(jié)點的手動方式部署，那么一個由部署者攜帶的簡單GPS節(jié)點能夠定位每一個節(jié)點，依次地，能過一被叫做步行GPS的方案（Walking GPS）。盡管簡單，這一方案很精巧，在對每一個節(jié)點的定位中避免了手動操作。
許多其他的在WSN中的定位方案要么是基于范圍，要么與范圍無關(guān)?；诜秶臋C制利用各種技術(shù)首先確定節(jié)點之間的距離（范圍），然后利用幾何定理計算位置。為了測定距離，需要采用額外的硬件，比如用來偵測聲波和無線電波到達(dá)的時間差異。此差異可以被轉(zhuǎn)換為距離的度量。在范圍無關(guān)的機制中，距離不是直接測定的，但是我們使用跳數(shù)。一旦跳數(shù)被確定了，節(jié)點之間的距離可通過每跳平均距離來估計，然后利用幾何定律被來計算位置。范圍無關(guān)的方案沒有基于范圍的方案精確，并且常需要更多的信息。然而它們不要求每個節(jié)點具備額外的硬件。
幾個早期的定位方法包括Centroid[1]和APIT[6]。每一個這類方法解決了基于特定建設(shè)的某一定位問題。兩個最近有趣的方法是SpotLight和Radio Interferometric Geolocation [20]。聚光燈將許多的定位代碼和開銷移到中心的一個激光設(shè)備上。Spotlight需要光線和時鐘同步不。Radio interferometric geolocation 使用一種新奇的網(wǎng)內(nèi)處理技術(shù)，它依靠節(jié)點同時發(fā)出頻率稍微不同的無線電波來完成。這一方案是針對一些部署中的多路問題的，要求許多信息。當(dāng)前這兩種方法都提供了高達(dá)厘米級的精度。
5時鐘同步
在一個WSN中，每個節(jié)點的時鐘在一個小的量內(nèi)應(yīng)當(dāng)相同，并且保持下去。由于時鐘隨著時間漂移，他們必須周期性地重新財步，并且在某些情況下，需要非常高的精確度時，在同步期間對時鐘漂移的計數(shù)很重要。
時鐘同步由于很多原因是很重要的。當(dāng)一個事件在WSN中發(fā)生時，知道它在哪里，什么時間發(fā)生是很必要的。時鐘也常用于許多系統(tǒng)和應(yīng)用程序任務(wù)。例如，睡眠/蘇醒的安排，一些定位算法，傳感器融合就是一些需要依靠時鐘同步的服務(wù)。應(yīng)用程序像追蹤和計算速度也要依靠同步時鐘。
用于時鐘同步和互聯(lián)網(wǎng)的的NTP協(xié)議對于WSN來說開銷太大了。每個節(jié)點內(nèi)置GPS成本又太昂貴了。已經(jīng)開發(fā)的用于WSN的典型時鐘同步協(xié)議有RBS和FTSP[19]。
在RBS中，一個參考的時間消息被廣播到相鄰節(jié)點。當(dāng)消息接受到時，接受器記錄下這一時間。節(jié)點之間交換它們記錄的時間并且調(diào)整它們的時鐘以達(dá)到同步。此協(xié)議遭受非發(fā)射端非確定性，因為時間戳僅在接受端。精確度大約只有30微秒一跳。它不適用于多跳系統(tǒng)，但是可以被擴展。
在TPSN中，為整個網(wǎng)絡(luò)生成了一棵生成樹。該方案假設(shè)生成樹中的所有鏈接是對稱的。然后從樹根開始，沿著樹的邊進(jìn)行成對的同步。因為不像在RBS中有廣播存
在，TPSN是代價昂貴的。此協(xié)議一個關(guān)鍵屬性是時間戳被插入到MAC層的傳出訊息中，因此減少了非確定性。精確度可達(dá)17微秒的范圍。
在FTSP中，有無線電層的時間戳，傾斜補償，線性回歸，定期洪泛，來確保這一協(xié)議的穩(wěn)健性，適應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。傳輸和接收信息都在無線電層帶上了時間戳，差距用于計算和調(diào)整時鐘偏移。精確度在1-2微秒范圍。
在使用時鐘同步協(xié)議時，需要注意的是：選擇同步的頻率，確定在時鐘同步期間，時鐘漂移是否必須。如何處理多跳/網(wǎng)絡(luò)問題，并盡量減少能源開銷和增加的網(wǎng)絡(luò)擁塞。
6、電源管理
許多用于WSN的設(shè)備像Mica2和MicaZ要兩節(jié)AA電池帶動。根據(jù)節(jié)點的不同活動級別，如果沒有電源管理策略，它的壽命可能只有幾天。由于大多數(shù)系統(tǒng)需要更長的壽命，許多重大的研究可以保證，在滿足基本需求的情況下，使用時間。
在硬件層面上，可以增加太陽能電池或者使用清潔的動能和風(fēng)能。電池能力也在不斷提高。如果外形大小不成為問題，則可以增加更多的電池。低電源電路和微控制器也在逐漸進(jìn)步。許多硬件平臺讓設(shè)備的各個部分（每個傳感器，發(fā)送器，微處理器）具有多個省電狀態(tài)（關(guān)閉，閑置，開啟）。通過這種方法，僅在某個時間需要的組件才開啟。
在軟件層面上，電源管理解決方案的目標(biāo)：（1）由于傳輸信息和監(jiān)聽信息很耗能量，盡量減少通信（2）對節(jié)點或節(jié)點的組成部分建立睡眠/喚醒機制
最小化通信信息量是一個綜合問題。例如，有一個好的MAC協(xié)議，就會減少沖突和重發(fā)。有一個好的路由算法，短路徑和擁塞的避免或減少就可以實現(xiàn)，并且也可最小化發(fā)送信息的量。若能高效的找到相鄰節(jié)點，則時間同步，定位，廣播的查詢和洪泛都能減少信息量，從而增加使用壽命。
對于如何安排睡眠/喚醒模式的方法，存在很大的差異。許多解決方案試圖讓醒著的節(jié)點（被稱為哨兵）數(shù)量最少，為了阻止所有節(jié)點睡眠，必須確保所需的感知覆蓋范圍。為了平衡各節(jié)點能量消耗，周期性地執(zhí)行一個論換機制，選出新的哨兵參加下一個時間段。另一個常用技術(shù)是讓各節(jié)點以一定占空比的形式工作。例如，讓一個節(jié)點一秒內(nèi)保持清醒狀態(tài)200微秒，則它的占空比為20%。占空比的選擇取決于應(yīng)用程序的要求，但最終的結(jié)果通常是極大地節(jié)省了能源。請注意，占空比法和哨兵法可能聯(lián)全起來應(yīng)用，如在軍事偵察系統(tǒng)VigilNet[7][9]中，就是這樣。
7、應(yīng)用程序和系統(tǒng)
為了展示W(wǎng)SN的能力，我們舉了兩個應(yīng)用程序和與此相關(guān)的系統(tǒng)的例子。7.1監(jiān)視和跟蹤
VigiNet系統(tǒng)是一個用于軍事偵察的長期實時無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。它的主要目標(biāo)是：在敵對區(qū)，當(dāng)感興趣的事件發(fā)生時，警告軍事指揮部和控制單元。感興趣的事件包括：
人的出現(xiàn)，帶武器的人員出現(xiàn)，大型和小型交通工具經(jīng)過。成功的探測，跟蹤和分類要求應(yīng)用程序以可接受的精度和準(zhǔn)確度，獲取目標(biāo)的位置。當(dāng)信息被成功獲取后，在一個可接受的延遲期內(nèi)，將它報告給無遠(yuǎn)程的基站。VigilNet是一個自我組織運行的傳感器網(wǎng)絡(luò)（有超過200個XSM微塵節(jié)點），它提供了以絆線為基礎(chǔ)的監(jiān)視功能，通過以哨兵為基礎(chǔ)的電源管理機制來達(dá)到3到6個月的壽命長度。絆線也是僅在需要時才激活外部的傳感器（在正常Vigilnet系統(tǒng)之外），如紅外攝像機，這也增加了壽命。
圖1.1提供了該系統(tǒng)的架構(gòu)概況，基中有三種組件：1）應(yīng)用程序組件，2）中間件組件，和3）TinyOS系統(tǒng)組件。應(yīng)用程序組件為監(jiān)視目的而設(shè)計，包換1）一個基于實體的跟蹤組件，2）分類組件，它提供了四種目標(biāo)的區(qū)分，3）速度計算，它人提供目標(biāo)速度和方向的估計，4）錯誤警報過濾，它可區(qū)分真、假目標(biāo)。
中間件組件被設(shè)計來使獨立于應(yīng)用程序。時間同步，定位和路由組成了低級組件，它們形成了實現(xiàn)更高級中級間服務(wù)，像聚合和電源管理的基礎(chǔ)。時間同步和定位對于一個監(jiān)視系統(tǒng)是很重要的，因為協(xié)同檢測和追蹤進(jìn)程依賴于多個節(jié)點發(fā)送的追蹤報道之間的時空聯(lián)系。
時間同步模塊負(fù)責(zé)本地節(jié)點時鐘和基站時鐘的同步。定位模塊負(fù)責(zé)確保每個節(jié)點能找到它自己的位置。配置模塊負(fù)責(zé)動態(tài)配置系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)要求改變時。非對稱測試模塊設(shè)計來協(xié)助路由模塊來選擇高質(zhì)量的通信鏈路。無線電喚醒模塊用于警告非哨兵節(jié)點，當(dāng)重大事件發(fā)生時。電源管理和協(xié)作檢測是由VigilNet提供的兩個關(guān)鍵的高級別服務(wù)。哨兵服務(wù)和絆線管理負(fù)責(zé)電源管理，而組管理模塊負(fù)責(zé)事件的聯(lián)合探測和追蹤。哨兵和絆線服務(wù)通過選擇節(jié)點的一部分（它們被定義為哨兵）來監(jiān)視事件，從而達(dá)到省電的目的。其他剩余的節(jié)點可以處于低耗電狀態(tài)，至到一個事件發(fā)生。當(dāng)一個事件發(fā)生時，哨兵喚醒事件區(qū)域中的其它節(jié)點，同時組管理組件動態(tài)地將節(jié)點組織成組，以實現(xiàn)協(xié)同跟蹤。這兩要組件也一起負(fù)責(zé)跟蹤能量消耗相關(guān)的事件。
VigiNet系統(tǒng)的架構(gòu)建立在TinyOS基礎(chǔ)上。TinyOs是一個事件驅(qū)動的計算模塊。針對特定節(jié)點平臺，用NesC寫成的。TinyOs提供了一個必要的組件集合，像硬件驅(qū)動，一個調(diào)度機制和基本的通信協(xié)議。這些組件為VigiNet模塊提供了低層支持，它們也是用NesC語言寫的。TinyOS的組件和VigiNet的應(yīng)用程序先被NESC編譯器處理成一個可執(zhí)行程序，它可以在XSM（和MICA2）節(jié)點平臺上運行（在VigelNett系統(tǒng)中）。
圖1.1 VigilNet系統(tǒng)架構(gòu)
8、總結(jié)
這一章討論了WSN的相關(guān)問題和MAC層、路由、定位、時鐘同步、電源管理的實際例子。為什么這些解決方案與過去的網(wǎng)絡(luò)解決方案如此的不同。還對當(dāng)前的兩個WSN系統(tǒng)進(jìn)行了簡單的描述：一個軍事監(jiān)視、跟蹤和分類系統(tǒng)，一個輔助生活設(shè)施系統(tǒng)。
盡管這些問題是WSN的關(guān)鍵問題，還有許多重要的話題在本章中無談到。例如安全和隱私對這些系統(tǒng)來說是很關(guān)鍵的功能。編程抽象和WSN的語言也是一個很活躍的研究領(lǐng)域。一些重大的研究在收集關(guān)于WSN性能的實證數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對于提高模塊和解決方案很關(guān)鍵。調(diào)試工具和WSN管理工具也開始出現(xiàn)。
傳感器網(wǎng)絡(luò)研究產(chǎn)生的新技術(shù)正在應(yīng)用到許多實際項目中。未來將會看到這些技術(shù)的加速應(yīng)用。
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第三篇：無線傳感網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計
無線傳感網(wǎng)絡(luò) 課程設(shè)計報告
姓名：胡韶輝 胡衎
2017
學(xué)號：139074377 139074376 班級：物131班 指導(dǎo)教師：衛(wèi)琳娜
年1月1日
無線傳感網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計
實驗
一、無線傳感網(wǎng)絡(luò)點對點通信實驗
1.實驗內(nèi)容
此實驗為驗證實驗，根據(jù)實驗步驟進(jìn)行實驗，觀察結(jié)果是否與預(yù)期相符
2．實驗步驟
用IAR8.1打開路徑：C:UsersxsDesktop無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計無線傳感網(wǎng)實驗資料201604感知RF2-2530WSNV1.2代碼和例子程序Light_SwitchIDELight_Switchsrf05_cc2530IarLight_Switch.eww分別編譯并下載至兩個節(jié)點上，打開節(jié)點，左右鍵選擇
/* 功 能：查找字符在索引中的哪一個位置 */ /**************************************************************************************************/ static u16 lookforChar(u8 ch){ uint16 i;for(i = 0;i < FONTLISTCOUNT;i ++){
if(fontList[i] == ch)
return i;} return i;}
//查中文
static u16 lookforChar16(u16 ch){ uint16 i,j;u16 temp16;for(i = 0;i < fontChar16ListCount;i ++){
j = i*2;
temp16 = fontChar16List[j + 1];
temp16 <<= 8;
temp16 |= fontChar16List[j];
if(temp16 == ch)
return i;} return i;}
/**************************************************************************************************/ /* 功 能：在指定位置輸出8*8 */ /**************************************************************************************************/ static void LcdPutChar8(u8 x,u8 y,u8 ch){ LcdBuf[y][x] = ch;} /**************************************************************************************************/ /* 功 能：在指定位置輸出16*16 */ /**************************************************************************************************/
/*static void LcdPutChar16(u8 x,u8 y,u16 ch){ LcdBuf[y][x] =(u8)ch;
//低前高后
LcdBuf[y+1][x] =(u8)(ch>>8);}
void LcdPutString8(u8 x,u8 y,u8 *ptr u8 len,u8 op){
u8 i,*tptr = ptr,xx = x,yy = y;u16 m;if(x > 95)
return;if(y > 1)
return;for(i = 0;i < len;i ++){
m = lookforChar(*tptr ++);
if(m!= FONTLISTCOUNT)
{
m = m * 8;
}
else
return;
xx += 8;
if(xx > 88)
return;} } */
void LcdClearRam(void){ u8 i;for(i = 0;i < 96;i ++){
LcdBuf[0][i] = 0;} for(i = 0;i < 96;i ++){
LcdBuf[1][i] = 0;} } void LcdClearScrean(void){ LcdClearRam();PutPic((void *)LcdBuf);}
void LcdPutString16_8(u8 x,u8 y,u8 *ptr,u8 len,u8 op){ u8 i,j,*tptr = ptr,xx = x,yy = y;u16 m;if(xx > 95)
return;if(yy)
return;
for(i = 0;i < len;i ++){
m = lookforChar(*tptr ++);
if(m!= FONTLISTCOUNT)
{
m = m * 16;
for(j = 0;j < 8;j ++)
{
if(op)
{
LcdPutChar8((xx + j),yy,font[m+j]);
LcdPutChar8((xx + j),yy+1,font[m+j+8]);
}
else
{
LcdPutChar8((xx + j),yy,~font[m+j]);
LcdPutChar8((xx + j),yy+1,~font[m+j+8]);
}
}
}
else
break;
xx += 8;
if(xx > 96)
return;} PutPic((void *)LcdBuf);} //顯示16*16字符
void LcdPutString16_16(u8 x,u8 y,u8 *ptr,u8 len,u8 op){ u8 i,j,*tptr = ptr,xx = x,yy = y;u16 m;if(xx > 95)
return;if(yy)
return;
for(i = 0;i < len;i ++){
m = lookforChar(*tptr ++);
if(m!= FONTLISTCOUNT)
{
m = m * 32;
for(j = 0;j < 16;j ++)
{
if(op)
{
LcdPutChar8((xx + j),yy,font[m+j]);
LcdPutChar8((xx + j),yy+1,font[m+j+16]);
}
else
{
LcdPutChar8((xx + j),yy,~font[m+j]);
LcdPutChar8((xx + j),yy+1,~font[m+j+16]);
}
}
}
else
break;
xx += 16;
if(xx > 80)
return;} PutPic((void *)LcdBuf);}
static void LcdPrint8(u8 x,u8 y,u8 vl,u8 op){ u8 j;u16 m;m = lookforChar(vl);if(m!= FONTLISTCOUNT){
m = m * 16;
for(j = 0;j < 8;j ++)
{
if(op)
{
LcdPutChar8((x + j),y,font[m+j]);
LcdPutChar8((x + j),y+1,font[m+j+8]);
}
else
{
LcdPutChar8((x + j),y,~font[m+j]);
LcdPutChar8((x + j),y+1,~font[m+j+8]);
}
} } } static void LcdPrint16(u8 x, u8 y, u16 val, u8 op){ u8 j;u16 m;m = lookforChar16(val);if(m!= fontChar16ListCount)
{
m = m * 32;
for(j = 0;j < 16;j ++)
{
if(op)
{
LcdPutChar8((x + j),y,fontChar16[m+j]);
LcdPutChar8((x + j),y+1,fontChar16[m+j+16]);
}
else
{
LcdPutChar8((x + j),y,~fontChar16[m+j]);
LcdPutChar8((x + j),y+1,~fontChar16[m+j+16]);
}
}
} }
void LcdPutDispBuf(u8 x,u8 y,OledCodeDataType *ptr,u8 op){ u8 tcount = x;OledCodeDataType *tptr = ptr;u16 temp16;if(x > 88)
return;if(y > 1)
return;while((*tptr!= '