摘    要：針對(duì)推廣工業(yè)過程自動(dòng)化無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的需求，提出一種基于此規(guī)范的開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)方法。此平臺(tái)以arm7芯片lpc2136作為核心處理器，以cc2520作為射頻收發(fā)器，可以方便地通過iic或adc接口擴(kuò)展傳感采集模塊．為了便于調(diào)試還集成了人機(jī)交互及jtac調(diào)試接口一詳細(xì)闡述了其硬件設(shè)計(jì)并對(duì)平臺(tái)性能進(jìn)行了測(cè)試試驗(yàn)。結(jié)果表明，該開發(fā)平臺(tái)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，便于用戶基于此平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)研究。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；過程自動(dòng)化；開發(fā)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：tp 27    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a

    在國(guó)際工業(yè)過程控制領(lǐng)域，過程自動(dòng)化的無線化已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。但在此領(lǐng)域還缺乏一個(gè)公開的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，由我國(guó)自主研發(fā)的應(yīng)用于工業(yè)過程自動(dòng)化領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)wia-pa已于2008年10月成為了iec的publicavailable規(guī)范，于2009年7月通過iec投票成為了新工作項(xiàng)目方案。由于應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用需求的不同，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了多種無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，文獻(xiàn)[3]提出了一種用于棲息地監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案；文獻(xiàn)[4]提出了一種具有震動(dòng)檢測(cè)和gps定位功能的無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；文獻(xiàn)[5]在已有無線節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的混合平臺(tái)。這些平臺(tái)都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，但都不適合作為通用的開發(fā)平臺(tái)來使用。鑒于此種情況，本文提出了一種通用的wia-pa開發(fā)平臺(tái)，并基于這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行了諸多試驗(yàn)，驗(yàn)證了平臺(tái)的性穩(wěn)定。

    因?yàn)榇似脚_(tái)的定位是“給入門級(jí)用戶提供一個(gè)研究wia-pa規(guī)范的開發(fā)平臺(tái)”，所以為了便于用戶開發(fā)和使用，此平臺(tái)具有如下特點(diǎn)：

    1)模塊化基于模塊化的設(shè)計(jì)思想，整個(gè)平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)分為傳感模塊，核心板和無線收發(fā)模塊3個(gè)部分，如圖1所示。

   

    圖中，i2c接口和adc接口連接傳感模塊與核心板，完成傳感信息采集功能。用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求選擇使用數(shù)字的i2c接口還是模擬的adc接口。方便用戶在同一平臺(tái)上開發(fā)多種不同的傳感模塊。目i2c為一種總線結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)掛接多個(gè)傳感模塊，只需要通過設(shè)定地址來區(qū)分各個(gè)模塊。這種總線結(jié)構(gòu)方便用戶實(shí)現(xiàn)多種傳感信號(hào)集中采集，而不需要每一個(gè)傳感信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)備，節(jié)省了硬件成本。比如用戶可以將溫度量、濕度量、光強(qiáng)等傳感信息的采集，用一臺(tái)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。

  無線擴(kuò)展接口給核心板和無線收發(fā)模塊提供了一個(gè)數(shù)據(jù)和控制信息傳輸?shù)耐ǖ馈Ｓ脩艨梢愿鶕?jù)使用射頻芯片的不同來自行定義接口含義，增加了用戶開發(fā)、設(shè)計(jì)的靈活性。

    2)通用性此平臺(tái)的核心處理器芯片為一款飛利浦公司的arm7芯片lpc2136。其開發(fā)調(diào)試環(huán)境為arm公司提供的ads開發(fā)調(diào)試環(huán)境。這一通用的調(diào)試環(huán)境使大多使用者能夠很快地展開研發(fā)工作。核心板上提供的調(diào)試接口為通用20針jtac調(diào)試接口，方便用戶調(diào)試和下載。

    一般來說，不同功能的無線設(shè)備對(duì)硬件資源的需求是不同的。比如zigbee協(xié)議中規(guī)定的終端設(shè)備、路由器和協(xié)調(diào)器，對(duì)硬件資源的需求依次遞增，此平臺(tái)的硬件資源能夠滿足大多無線設(shè)備的需求，用戶可以在同一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備的開發(fā)：

  3)友好的人機(jī)界面核心板為用戶提供了一個(gè)4 cm x3 cm的lcd顯示屏，可以顯示設(shè)置參數(shù)、傳感信息、cpu狀態(tài)、操作菜單等信息。給用戶提供了一個(gè)直觀而友好的顯示界面。

    下面主要對(duì)核心板和無線收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)加以闡述：

    1)核心板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)核心板的功能框圖如圖2所示。

  它主要包括6個(gè)部分：arm7處理器、上位機(jī)接口、傳感接口、無線擴(kuò)展接口、人機(jī)交互接口和電源管理。處理器采用的是飛利浦公司的lpc2136，主時(shí)鐘由一個(gè)外部的11. 059 2 mhz的晶振提供，處理速度可達(dá)60 mhz，內(nèi)置32 kb的