基于CC2420的无线网络节点设计

1 简介RF收发器CC2420使用Chipcon的SmartRF03技术,采用0.18 mCMOS工艺,所需外部组件少,性能稳定,功耗极低,并集成了ZigBee技术的所有优点,可快速应用于楼宇自动化。

ZigBee产品(例如网络,住宅安全系统,工业控制网络,远程抄表和PC外设)也可以替代现有的控制网络技术(例如RS-422,RS-485)和有线监控解决方案。

由于无线传感器网络在通信中消耗更多的能量,因此选择功耗较低的PIC18F4620微控制器作为处理器,并选择CC2420作为通信设备来设计无线网络节点。

因此,本文提出了一种基于CC2420的ZigBee无线网络节点。

设计。

2  CC2420简介CC2420具有33个16位配置寄存器,15个命令选通寄存器,1 128字节RXRAM,1 128字节TXRAM和1 112字节安全信息存储器。

TX和RXRAM的访问可以通过地址或两个8位寄存器来实现,使用后者访问存储器与访问FIFO缓冲区相同。

您不能将任何数据读/写到安全信息RAM,也不能连接TXRAM和TXRAM。

作为存储器访问,只能以FIFOS模式访问RXRAM,而可以通过SPI接口在从模式下使用寄存器上的操作。

CC2420具有一个内置的低中频接收器,它负责处理天线接收的RF信号,由低噪声放大器(LNA)放大,并通过I / Q正交下变频为2MHz IF信号平衡电路。

信号经过滤波,放大,A / D转换,自动增益控制,通道滤波,解扩,符号相关和字节同步等,以恢复正确的数据。

发送数据时,首先将要发送的数据放入128字节的发送缓冲区中。

标题和起始帧由硬件自动生成。

CC2420内部结构的性能特点如下:免许可频段:工作频率范围为2.400〜2.4835GHz;低数据传输速率:2M / s直接扩频序列基带调制和解调,有效数据速率为250Kbits;低电流消耗,高接收灵敏度:接收19.7mA,发射17.4mA,接收灵敏度-94dBm;高可靠性:采用CSMA / CA技术避免发送数据的竞争和冲突,MAC层采用完全确认的数据传输方式,每个发送的数据包必须等待接收方的确认信息;高安全性:基于CRC(循环冗余校验)的数据包完整性检查功能,支持身份验证和身份验证,并使用高级加密标准(AES2128)对称密码来确保数据安全传输;小尺寸封装:QLP-48封装,7mm& TImes; 7mm;简单的接口配置:与微处理器的简单接口配置(4总线SPI接口)。

3  ZigBee无线网络节点硬件设计根据ZigBee传感器网络节点管理机制,节点分为三种类型:传感器节点,群集头节点和宿节点。

当节点用作传感器节点时,它主要通过传感器收集周围环境数据(温度,位移,光敏性,湿度等),然后执行A / D转换,由处理器处理,最后发送出去射频模块连接到相邻节点。

同时,该节点还必须执行数据转发功能,即将邻居节点发送的数据发送到宿节点或更靠近宿节点的节点;当该节点是群集头节点时,它主要收集群集中的所有数据。

数据融合后,节点收集到的信息被发送到宿节点。

当节点用作宿节点时,其主要功能是将传感器网络与外部网络(例如Internet)连接,并通过Internet或发送给用户的卫星将传感器节点收集的数据发送出去。

尽管节点的功能不同,但硬件电路基本相同。

该设计使用PIC18系列单片机+ CC2420解决方案,因此创建ZigBee传感器节点必须具有以下组件:传感器设备,具有SPI接口的PIC18F4620单片机,具有所需外部组件的CC2420RF收发器,天线(PCB引线天线)或单极天线),3.3V稳压电源。

整个硬件系统分为数据采集,数据处理,射频和电源4个模块,如图1所示。

3.1数据采集模块数据采集模块是传感器d的应用