自己动手设计的工业用无线传感器网络
无线传感器网络 的出现 引起了全世界范围的广泛关注,被称为二十一世纪最具影响的技术之一;改变世界的10大新技术之一;全球未来的四大高技术产业之一。而无线传感器网络 技术很快也将进入工业自动化 和工业测控领域,大多数工业仪表和自动化产品都将很快嵌入无线传输功能,完成从有线到无线过渡;
图一是一个典型的工业用无线传感器网络 示意图,核心部分是低功耗的传感器节点(可以使用电池长期供电、太阳能电池供电,或风能、机械振动发电等),网络路由器 (具有网状网络路由功能)和无线网关(将信息传输到工业以太网和控制中心,或者传输通过互联网联网);
图一, 典型的工业用无线传感器网络
由于市场巨大,许多在工业自动化 领域的老牌劲旅,如GE、Honeywell等,都推出了各种工业无线传感器网络 产品和系统,国内也有不少研究机构和大型公司在进行相关研究,但是,涉及无线传感器网络 的技术都是高度保密的东西,我们这些普通的工程师们,很难了解其中的细节和有机会参与任何设计工作;
那么, 我们作为从事自动化和工业控制的普通工程师们,能否有机会自己动手,来设计适合自己应用需要的工业用无线传感器网络 产品?来开发我们自己需要的无线工业自动化 项目?
无线SoC技术的发展,将使我们的梦想,将变为现实,目前应该是一个明显的转折点和交汇点。
回答的肯定的：我们完全可能自己动手,设计适合自己应用特点的工业用无线传感器网络 ;
二、选择合适的微控制器和开发平台
工业环境中的射频通信条件较为恶劣,厂房中遍布的各种大型器械、金属管道等对信号的反射、散射造成的多径效应,以及马达、器械运转时产生的电磁噪声,都会干扰无线信号的正确接收,同时,工业环境强烈的电磁干扰,也对使用在工业无线传感器网络 的核心微处理器提出了新的挑战。我们自己动手设计在这样环境中运行的工业网络系统,首先需要选择合适的微处理器和高频电路;
图二是一个典型的工业无线传感器网络 节点硬件结构示意图
图二 工业无线传感器网络 节点示意图
目前TI公司和FREESCALE公司推出的3套最新无线单片机解决方案：MC13224, CC2530,MSP430F5437+CC2520, 都是很好的SoC 微控制器解决方案,(见表一) 这些方案的特点是,高度集成化设计,微处理器和无线收发部分在同一芯片内部,需要电路板面积小于2平方厘米,外围只小于很少零件,就有很强抗干扰能力。工业无线传感器网络 的网关,路由器和传感器节点,都可以使用同一微处理器来设计;
主要参数
MC13224
无线单片机
CC2530
无线单片机
CC2520
+MSP430F5437
MCU结构
单芯片,ARM7 内核 , 32 位 MCU
