2.2 传输模块设计
传输部分采用Chipcon公司的CC2420芯片。它是Chipcon公司推出的首款符合2.4 GHz IEEE 802.15.4标准的射频收发器。该器件包括众多额外功能,是第一款适用于ZigBee产品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF03 技术,以0.18 μm CMOS工艺制成,只需极少外部器件,性能稳定且功耗极低;具有工作电压低(2.1~3.6 V均可工作)、能耗低、体积小等非常适合于集成的特点;采用QPSK调制方式,最大收发波特率250 kb/s,外部采用SPI的接口,可以直接和微处理器芯片ATmega128L相连接。传输模块接口电路如图3所示。
2.3 传感器模块设计
传感器模块采用的是数字温湿度传感器SHT11。该芯片主要特点如下:
①高度集成,将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上;
②提供二线数字串行接口SCK和DATA,接口简单,支持CRC传输校验,传输可靠性高;
③测量精确度高,由于同时集成温湿度传感器,可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能;
④封装尺寸超小,测量和通信结束后,自动转入低功耗模式;
⑤高可靠性,采用CMOS工艺,测量时可将感测头完全浸于水中。
处理模块ATmega128L通过I2C接口与SHT11相连。
3 节点软件检测
对设计好的节点分模块进行软件检测,针对各个不同模块编写测试程序验证节点工作的可靠性。检测工具为AVR Studi04,硬件仿真器为JTAGICE。在进行软件测试之前,先要通过连接AVRStudi04找到ATmega128,然后将其熔丝位更改为外部时钟,使其对应于7.372 8 MHz晶振提供的时钟源。编程方式选用JTAG编程。本文仅就外部晶振及指示灯、串口、温湿度传感器SHT11和CC2420无线通信的软件检测进行说明。完整的ZigBee协议栈由物理层、介质访问控制层、网络层、安全层和高层应用规范组成。ZigBee协议栈的网络层、安全层和应用程序接口等由 Zig-Bee联盟制定。其中安全层(security)主要实现密钥管理、存取等功能。应用程序接口负责向用户提供简单的应用软件接口(API),包括应用子层支持(Application Sub-layger Support,APS)和ZigBee设备对象(ZigBee DeviceObject,ZDO)等,实现应用层对设备的管理。其中协调器和终端节点在介质访问控制层定义实现,星型网络的实现在网络层定义。用户可针对不同的需要在应用层自行定义开发,也可参考引用已定义的一些簇(cluster)。ZigBee协议栈示意图如图4所示。
3.1 外部晶振及指示灯检测
外部晶振及指示灯(黄灯)的部分检测程序如下: