作者：沙超，董挺挺等

    0引言

    无线传感器网络（wirelesssensornetwork）综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，能够协同地实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，处理后的信息通过无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送给观察者。传感器网络的应用前景十分广阔，在军事、工农业、环境监测，医疗护理、抢险救灾、危险区域远程控制以及智能家居等领域都有潜在的使用价值，已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视[1]。

    传感器节点是传感器网络的基本构成单位，由其组成的硬件平台和具体的应用要求密切相关，因此节点的设计将直接影响到整个传感器网络的性能。

    本文首先介绍了无线传感器网络的体系结构，然后从无线传感器网络硬件平台设计的基本原则出发，着重分析了硬件平台的构成以及硬件平台核心部件设计的一些关键问题，并提出设计构想。

    1无线传感器网络体系结构

    无线传感器网络体系结构如图1所示，通常包括传感器节点、汇聚节点（sinknode）、外部网络和用户界面[2]。大量传感器节点随机部署在感知区域（sensorfield）内部或附近，能够通过自组织方式构成网络，传感器节点将采集到的数据沿着其他传感器节点逐跳进行传输，在传输过程中所采集的数据可能被多个节点处理，经过多跳路由后到汇聚节点，再由汇聚节点通过外部网络把数据传送到处理中心进行集中处理。

    传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，构成无线传感器网络的基础层支持平台，从网络功能上看，每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由器双重功能，除了进行本地信息收集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合等处理，同时与其他节点协作完成一些特定任务[3]。

    汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，它连接传感器网络与internet等外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，同时发布处理节点的监测任务，并把收集的数据转发到外部网络[3]。

    2硬件平台的设计与实现

    2.1无线传感器节点的特点

    无线传感器节点作为无线传感器网络的重要组成部分，具有以下特点：

    a）微型化。应用中的传感器节点要高度集成化，保证对目标系统的特性不会造成影响。

    b）低功耗。无线传感器网络中的节点有严格的电源要求，因为网络往往部署在无人值守的地方，节点使用电池供电，不能频繁更换电池，因此，如何节省电能是应用的首要问题。

    c）计算能力和存储容量有限。传感器节点都有嵌入式微处理器和存储器，嵌入式微处理器的处理和存储器的存储容量有限，因此传感器的计算能力十分有限。

    d）通信能力有限。传感器网络的通信带宽窄，覆盖范围小，还经常受到自然环境的影响，导致传感器节点通信失败。因此，网络的自恢复性、抗毁性也是应解决的重点问题。

    e）传感器数量多，分布范围广。网络中节点密集，数量巨大，此外，传感器网络可以分布在很广的地域。因此，维护十分困难，传感器网络的软、硬件必须具有高强壮性和容错性。

    2.2节点的组成与核心模块设计

    传感器节点完成对周围环境中对象的感知并进行适当的处理后，将测量值无线传送给监控中心。因此，传感器节点的基本功能是：准确地采集环境参数的值，并进行初步的处理，遇险情时进行声光报警；接收监控中心的数据请求命令，将采集的数据发往监控中心等。

   &nb