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IEEE802154的CC2530无线数据收发设计

发布时间:2020-06-30 19:07:03 阅读: 来源:陶瓷厂家

摘要:基于TI公司的CC2530实现了IEEE 802.15.4(ZigBee)的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)协议;在分析CSMA-CA算法的基础上,重点讨论了片内集成的命令选通/CSMA-CA处理器的工作机制,同时组建了一个小型星状网络。测试结果表明,在节点通信范围内,节点收发的成功率和正确率均达到了100%。关键词:无线传感器网络;IEEE 802.15.4;CC2530;CSMA-CA引言 基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是综合了传感器技术、信息处理技术和无线通信技术,采用大量的节点覆盖监测区域,形成一个自组织网络系统,目前已在自动控制、环境监测等领域得到广泛的应用。在对无线传感器网络MAC层深入研究的基础上,结合TI公司SoC芯片CC2530,实现了节点间的点对点通信功能,为研究上层协议打下了基础。1 CC2530芯片简介 CC2530是TI公司针对2.4 GHz ISM频带推出的第二代支持ZigBee/IEEE 802.15.4协议的片上集成芯片。其内部集成了高性能射频收发器、工业标准增强型8051MCU内核、256 KB Flash ROM和8 KB RAM。其主要特性:具有2个USART、8位和16位定时器、看门狗定时器、8路输入可配置的12位ADC、21个GPIO、AES128协同处理器,硬件支持CSMA-CA、数字化的RSSI/LQI和强大的DMA功能,具备电池监测和温度感测功能;支持5种工作模式,且转换时间短,可以较好地满足超低功耗系统的要求;在接收和发送模式下,电流损耗分别为24 mA和29 mA。由于其硬件设计简单,封装小,功耗低,在无线传感器网络中得到了越来越广泛的应用。2 CSMA-CA机制 IEEE 802.15.4协议中采用CSMA-CA机制来避免数据冲突。根据是否采用信标,网络分为非信标网络和信标网络两种。非信标模式下,节点使用CSMA-CA机制竞争信道:节点随机退避一段时间,执行CCA(空闲信道评估),若信道IDLE则传送数据,若信道BUSY则重新等待一段随机时间后执行CCA。 在信标网络中,将超帧划分了16个时隙,因此执行的退避时间都是以时隙为单位,CCA在退避周期的边界处开始执行。图1是IEEE 802. 15.4标准规定的CSMA-CA算法流程。

本文引用地址:

每个节点在每次尝试传输时都需要维护3个变量:后退次数NB、竞争窗口CW和后退指数BE。变量NB是尝试当前帧发送过程中CSMA-CA算法执行随机退避的次数,每个新的传输尝试之前NB应初始化为0。在IEEE802.15.4中,定义NB的最大值为4,如果节点经过4次信道忙碌退避后仍然无法接入进行数据传送,则放弃数据传送,并向上层报告。变量CW是竞争窗口的长度,它表示允许发送前要求信道连续空闲的时间,只用于时隙CSMA-CA算法,可以给处理器处理不同时隙留有时间保护带,以免数据帧冲突。BE值的大小影响节点接入信道的能力,若设置得过小,起不到降低冲突的作用;设置得过大,延时作用不明显。IEEE 802.15.4推荐的默认值为3,最大值为5。当BE设为0时,则只进行一次碰撞检测。

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