LR-WPAN低功耗节点设计与实现

王俊杰，王冠凌，杨 骏，孙少伟

(安徽工程大学安徽省检测技术与节能装置省级实验室，安徽芜湖241000)

LR-WPAN作为一种经济、高效、低速率的新兴无线通信网络技术，可以随时随地实现无线网络的无缝连接，已被广泛地应用于家庭自动化、工业监控、医疗监护、安全与风险控制等领域。在这类应用中不仅对传输速率要求更低，更重要的是要求功耗低［1］。而在不影响网络节点功能的前提下，设计一种低功耗的LR-WPAN节点，尽可能地降低网络节点功耗，是目前国内外研究机构普遍关注的焦点。然而，目前对于LR-WPAN及其载体ZigBee网络节点的低功耗设计还存在一些不足，如文献［2］仅侧重于ZigBee网络的具体应用设计，并没有将节点的低功耗设计考虑在内;文献［3］在节点的协议设计上过于复杂，在实际应用中不易实施;文献［4］没有对节点的低功耗工作模式和唤醒机制进行说明，仍有进一步的提升空间。

本文针对上述设计中的一些不足，在综合分析节点各模块性能和能耗的基础上，根据实际需要，分别从硬件和软件2个方面入手进行低功耗节点的设计。在硬件低功耗设计中选择集成度高、业界功耗最低、具有多种工作模式的MSP430F2410作为控制芯片，以功能强大、外围电路简单、具有多种低功耗工作模式的CC2533作为无线通信芯片，同时选择低功耗的SHT21作为传感器芯片，并通过设计DC/DC电源管理电路来充分利用电池能量。在软件低功耗设计中，结合实际需要和DPM策略配置多种工作模式，合理安排工作与休眠时间以完成工作模式的切换，有效降低节点的能量消耗，从而实现了一种LR-WPAN低功耗节点的设计，使节点使用寿命更长、性能更加优越。……