随着无线传感器网络的发展，无线网络数据采集节点的低功耗要求也在不断提高。针对这一要求，内部集成了射频模块CC430F51 37设计并实现了低功耗无线数据采集节点。采用无线模块唤醒功能降低系统功耗，提高射频发送函数，提高抗干扰能力。实验结果表明，设计的低功耗和抗干扰方法是可行的。

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引言

随着集成电路、无线通信技术和嵌入式技术的发展，无线通信网络也应运而生，具有功耗低、成本低、分布式、自组织的特点。

传统的无线射频通信模块体积大，需要控制芯片来控制射频模块，增加了设计成本，可移动性差。

随着半导体技术的不断进步，处理器芯片可以集成为一个小块，价格变得更便宜，特殊的无线网络芯片和技术也得到了发展。文中采用了TI公司的CC430F5137设计并实现了无线网络中应用的节点模块。CC430F5137是一种射频核的内部芯片。它内置射频核。数据采集、处理、发送和接收可以通过单个芯片完成，使电路板的体积更小、更便宜。为了实现网络节点的低功耗

本文采用了射频模块的无线唤醒(WOR)功能。同时，利用射频核的空闲信道进行评估(CCA)该功能改进了射频发送算法，提高了多节点向中继器模块发送数据的准确性。

1 总体设计方案

无线传感器网络是一个由大量廉价的微传感器节点组成的网络，部署在监控区域。它是一个由大量静态或移动传感器组成的无线网络，通过自组织和跳跃，通过协作感知、收集、处理和传输网络覆盖地理区域的感知对象，并最终将这些信息发送给网络所有者。无线传感器网络主要实现数据采集、处理和传输三个功能。

传感器网络节点一般受工作环境影响，首先要考虑功耗问题。考虑到低功耗要求的设计，节点设备的主控MCU选择CC430F5137使用其内置的射频通信模块进行射频通信。由于其功耗低，电池可以供电。软件部分使用CC1101的无线唤醒功能可以在历史上降低系统功耗。

多个节点设备可以挂在无线传感器网络中，每个节点设备的地址必须是唯一的。本文设计的节点设备使用拨码开关设置每个节点设备的地址，以确保每个节点都有一个唯一的地址。SPI接口或I2C接入传感器设备的总线，可灵活接入不同类型的传感器设备，以满足测试不同物理量的要求。节点的系统结构。

2 节点硬件设计

2.1 节点电路总体设计

CC430F5137的电压范围为1.8～3.6 V，两节7号电池提供3 V直流电压。软件设置可以最大限度地降低功耗。该系统的关键部分是使用射频天线模块进行射频发送，以确保射频通信的稳定性，该无线模块由芯片制成RF_N和RF_P接入两个引脚。此外，根据射频发送的需要，访问26 MHz晶振。

CC430F5137的P1.5、P1.6、P1.77引脚可用于串口通信和SPI此外，通信还使用这三个引脚作为串口调试P1.1、P1.2、P1.三引脚可用SPI和I2C这三个接口用于预留连接传感器的芯片。系统主电路图。

2.2 地址设置电路

为使每个节点的地址唯一，使用8位拨码开关SW设置地址。终端节点的地址可以通过拨码开关设置，不同的地址可以设置255个。每个终端节点从设备发送到中继节点，然后从中继节点发送到网络管理的主控MCU，完成无线传感器TI一级代理传输网络数据。

3 节点软件设计

3.1 程序主流程

在节点系统软件的设计过程中，配置了几个重要的寄存器，包括载波频率寄存器、数据速率寄存器、载波监控设置绝对阈值寄存器、射频发送和接收的数据包长度寄存器和地址检测。其他寄存器配置可参考TI公司提供的SmartRF Studio

该软件专门用于配置与射频通信相关的寄存器SmartRF Studio 7对CC430F5137的寄存器进行配置。433 MHz，通信数据速率为2.4 kbps，并使地址检测功能，每个节点都有唯一的地址。当节点接收到的数据包中没有与自己的地址相匹配的内容时，节点设备不会接收数据包，也不会处理。只有当发送的数据包对应于节点地址时，节点才能接收和处理数据，有效防止中继器节点在向不同节点发送数据时被多个节点接收，并能有效地传输数据。图4是整个程序的主流程图。

系统一上电，就会进行相应的初始操作，如串口、I2C总线，配置射频模块的每个寄存器，初始功率放大表等。

系统初始化后，系统将主动向中继器节点发起连接请求，并将其节点地址告知中继器节点，为未来中继器节点与终端节点之间的数据传输做准备。发送请求连接后，节点将等待中继器节点的响应。如果没有响应，节点将继续要求连接，直到接收响应。

3.2 无线唤醒功能

为了更好地减少系统的能耗，使用它CC1101无线模块唤醒功能(WOR)，当系统要求连接成功时，系统处于睡眠状态。在这种模式下，功耗极低，可达2.0μA。射频内核可以通过软件编程设置每隔一段时间醒来。醒来后，系统处于射频接收状态。如果此时检测到数据包发送，系统将退出无线唤醒状态，转移到正常状态处理接收到的数据包。如果没有检测到数据包，系统将继续睡觉，然后重复醒来检测，以确保在不需要数据传输的情况下节省能耗。图5是系统处于无线唤醒状态的程序流程图。