计算机工程第36卷第17期Vol.36No.17ComputerEngineering·网络与通信·文章编号：1000—3428(2010)17—0135—03文献标识码：A2010年9月September2010中图分类号：TP393基于ARM和ZigBee的WSN节点设计与实现李长庚，刘威鹏，胡纯意，侯铮(中南大学物理科学与技术学院，长沙410083)摘要：设计一种基于ARM和ZigBee技术的WSN硬件节点，并根据该硬件平台的特性，有裁减地移植实现了MicrochipZigBee协议栈。对节点的性能进行组网测试，结果表明所设计的节点达到了无线传感器网络的设计要求，并具有良好的可扩展性和移植性，可以为工程应用和实验教学提供基础平台。关键词：ZigBee技术；协议栈；可扩展性；移植性DesignandImplementationofWSNNodeBasedonARMandZigBeeLIChang-geng,LIUWei-peng,HUChun-yi,HOUZheng(SchoolofPhysicalScienceandTechnology,CentralSouthUniversity,Changsha410083)【Abstract】ThispaperdesignsakindofWSNnodebasedonARMandZigBeetechnology,andimplementstheMicrochipZigBeeprotocolstackwithreducerandtransplanting.Thenode’sperformanceandnetworkaretestedafterall.TheresultsshowthatthenodecansupplythedesigndemandofWSNanditalsohasexpansibilityandportability.Soitcanbethebasalplatformforprojectandteaching.【Keywords】ZigBeetechnology;protocolstack;expansibility;portability1概述无线传感器网络(WSN)因其动态性、自组织、廉价、低功耗和采集信息时的快捷可靠性，吸引了越来越多的组织和个人对其软硬件技术的关注和研究。无线传感器网络由3个部分组成：传感器节点，汇聚节点(Sink)和任务管理器节点。传感器节点负责监测其工作区域，并能将监测数据通过多跳路由的方法传输至汇聚节点[1]；汇聚节点的处理能力和通信能力相对较强，既能发布管理节点的监测任务，又能把收集到的数据转发到外部网络；传感器节点是无线传感器网络的基本组成单元，具有低功耗、微型化等特性。它通常是一个微型的嵌入式系统，一般由数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电源模块组成。其中，数据处理单元和数据传输单元是节点设计中的重点。ZigBee技术是由ZigBee联盟推出的一种基于IEEE802.15.4标准的近距离、低复杂度、低功耗、低数据传输率、低成本的新型无线通信技术[2]，可以说它就是针对无线传感器网络的要求而推出的。其规定的射频信号工作在无需注册的ISM频段上。当工作在2.4GHz频率时，其数据传输率可达到250Kb/s。ZigBee网络的容量大并且支持多种拓扑结构，便于快速应用于多种无线监测的典型应用中[2]。目前国内外对于无线传感器网络节点设计的典型解决方案是采用8位或16位高性能单片机+射频收发机的基本架构。此种方案可基本完成数据采集和数据处理功能，但在一些复杂应用中进行多参数的误差处理。在数据融合时，会因自身在数据存储、数据处理方面能力的不足而不能很好地满足系统要求[3]。另外，复杂应用中必然需要相应的外设扩展来满足系统要求，这显然又会增加节点成本和功耗。近年来随着32位处理器技术的蓬勃发展，其在提供更高的性能、更快的处理速度及更丰富的外部接口的同时，又实现了低功耗、微型化和低成本。本文设计了一种基于ARM7处理器和ZigBee技术的节点平台，并根据所设计的硬件平台设计相应的协议栈，以满足复杂环境和复杂监测任务对节点性能的高要求。2节点的硬件设计无线传感器网络的硬件平台是无线传感器网络功能的具体执行单元，它为数据采集、节点通信、多跳路由、数据处理等提供硬件支持。因为传感器节点工作环境的不确定性和电池供电的特点，所以要设计出使用寿命长、性能稳定、适用范围广的无线传感器网络节点，必须满足以下要求：(1)低功耗。无线传感器网络节点一般采用电池供电，这就要求必须着重考虑低功耗设计才能使节点有更长的工作寿命。包括：软件设计中尽量采用高效简洁的算法以使节点能快速完成数据处理和数据传输，并使节点在不工作的时候处于休眠状态；硬件设计中尽量选用低功耗方案，选取低功耗元器件。(2)微型化。无线传感器网络节点工作环境的特殊性要求在节点设计中尽量实现微型化，要求在硬件电路设计中...