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中央处理模块

发布时间:2012/4/11 20:04:06 访问次数:1737

    1.功能概述
    同CPU在计算机系统中的核心地位一样,无线传感器 12FR60网络节点的中央处理模块同样是节点的数据处理和计算的中心,节点的任务调度、设备控制、通信协议的实现、功能协调、数据融合、数据存储、能耗管理等功能都将在这个模块的支持下完成。具体来说,无线传感器网络的中央处理模块主要完成以下3个方面的工作。
    ①接收来自各类型传感器的测量数据,完成数据处理,交由无绒通信模块发送。
    ②读取无线通信模块接收到的数据和控制信息,进行数据处理并实现对其它模块的控制。
    ③实现无线传感器网络中的各种算法和协议,如MAC协议、路由协议、定位算法等。
    因此,处理器的选择和处理模块的设计在无线传感器节点设计中是至关重要的,该模块设计的好坏将直接决定无线传感器网络节点及整个网络的性能。
    2.设计需求
    随着集成电路设计门槛的降低,越来越多具有专业背景的公司开始开发各种适合自身产业应用的处理器。处理器市场一时变得非常活跃,通用处理器、网络处理器、数字信号处理器、单片机及各种专用多媒体处理器比比皆是。不过,无线传感器网络的独特要求使得绝大多数的处理器并不适合作为节点的处理器,真正可供选择的只有寥寥几种。一般认为,无线传感器网络节点使用的处理器应该满足如下要求。   

    (1)体积尽量小
    节点的微型化是无线传感器网络的发展趋势,而处理器的尺寸往往决定了整个节点的尺寸。因此,所选择的处理器体积越小,传感器节点的体积一般也会越小。
    (2)集成度尽量高
    一般选择片上系统( System on Chip,SoC)作为传感器节点的处理器。各种传感器节点和计数器等多功能于一身的处理器。选择这样的处理器,会使这个系统的处理器外围电路简单整洁,基本上不需要扩展任何外围的器件。
    (3)要有足够的外部通用I/O(Input/Output)端口和通信接口目前可供选择的处理器虽然集成度较高,但是仍然不能包含无线传感器节点所需要的全部功能,处理器还必须和其它功能模块进行连接通信,如无线通信模块、传感模块及外部存储器模块等。此外,各种模块的控制电路也需要大量的I/O端口来完成。
    (4)成本尽量低
    由于无线传感器网络是由大量传感器节点所构成的,因此低成本是网络化的必要前提。尤其对于环境监测、自动化农业种植等需要撒播大量传感器节点的应用,节点的成本问题更加关键。
    (5)低功耗且支持睡眠模式
    处理器功耗主要由工作电压、工作电流、运行时钟的频率、内部逻辑复杂度及制作工艺决定。工作电压和运行时钟频率越高,其功耗也就越大。睡眠模式直接关系到无线传感器网络节点生命周期的长短。目前使用两节5号电池供给基于AVR系列单片机的无线传感器网络节点,满负荷工作只能延续+几个小时。为了让这样的系统能工作1年以上的时间,系统需要在绝多数时间内处在待机或者睡眠状态。因此,要求处理器必须支持超低功耗的睡眠状态。
    (6)运行速度要尽量快
    运行速度是衡量处理器性能的主要因素之一,在传感器网络节点嵌入式设备中,更是此。拥有较快运行速度的处理器可以保证节点及整个网络系统在最短的时间内完成各种任务,从而能够快速进入睡眠状态,节省系统资源。另外,较快的运行速度也可以保障无线传感器网络的实时性。但是,随着运行速度的加快,处理器的功耗也会相应增大,因此需要根据实际应用情况进行细致权衡。

    1.功能概述
    同CPU在计算机系统中的核心地位一样,无线传感器 12FR60网络节点的中央处理模块同样是节点的数据处理和计算的中心,节点的任务调度、设备控制、通信协议的实现、功能协调、数据融合、数据存储、能耗管理等功能都将在这个模块的支持下完成。具体来说,无线传感器网络的中央处理模块主要完成以下3个方面的工作。
    ①接收来自各类型传感器的测量数据,完成数据处理,交由无绒通信模块发送。
    ②读取无线通信模块接收到的数据和控制信息,进行数据处理并实现对其它模块的控制。
    ③实现无线传感器网络中的各种算法和协议,如MAC协议、路由协议、定位算法等。
    因此,处理器的选择和处理模块的设计在无线传感器节点设计中是至关重要的,该模块设计的好坏将直接决定无线传感器网络节点及整个网络的性能。
    2.设计需求
    随着集成电路设计门槛的降低,越来越多具有专业背景的公司开始开发各种适合自身产业应用的处理器。处理器市场一时变得非常活跃,通用处理器、网络处理器、数字信号处理器、单片机及各种专用多媒体处理器比比皆是。不过,无线传感器网络的独特要求使得绝大多数的处理器并不适合作为节点的处理器,真正可供选择的只有寥寥几种。一般认为,无线传感器网络节点使用的处理器应该满足如下要求。   

    (1)体积尽量小
    节点的微型化是无线传感器网络的发展趋势,而处理器的尺寸往往决定了整个节点的尺寸。因此,所选择的处理器体积越小,传感器节点的体积一般也会越小。
    (2)集成度尽量高
    一般选择片上系统( System on Chip,SoC)作为传感器节点的处理器。各种传感器节点和计数器等多功能于一身的处理器。选择这样的处理器,会使这个系统的处理器外围电路简单整洁,基本上不需要扩展任何外围的器件。
    (3)要有足够的外部通用I/O(Input/Output)端口和通信接口目前可供选择的处理器虽然集成度较高,但是仍然不能包含无线传感器节点所需要的全部功能,处理器还必须和其它功能模块进行连接通信,如无线通信模块、传感模块及外部存储器模块等。此外,各种模块的控制电路也需要大量的I/O端口来完成。
    (4)成本尽量低
    由于无线传感器网络是由大量传感器节点所构成的,因此低成本是网络化的必要前提。尤其对于环境监测、自动化农业种植等需要撒播大量传感器节点的应用,节点的成本问题更加关键。
    (5)低功耗且支持睡眠模式
    处理器功耗主要由工作电压、工作电流、运行时钟的频率、内部逻辑复杂度及制作工艺决定。工作电压和运行时钟频率越高,其功耗也就越大。睡眠模式直接关系到无线传感器网络节点生命周期的长短。目前使用两节5号电池供给基于AVR系列单片机的无线传感器网络节点,满负荷工作只能延续+几个小时。为了让这样的系统能工作1年以上的时间,系统需要在绝多数时间内处在待机或者睡眠状态。因此,要求处理器必须支持超低功耗的睡眠状态。
    (6)运行速度要尽量快
    运行速度是衡量处理器性能的主要因素之一,在传感器网络节点嵌入式设备中,更是此。拥有较快运行速度的处理器可以保证节点及整个网络系统在最短的时间内完成各种任务,从而能够快速进入睡眠状态,节省系统资源。另外,较快的运行速度也可以保障无线传感器网络的实时性。但是,随着运行速度的加快,处理器的功耗也会相应增大,因此需要根据实际应用情况进行细致权衡。

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4-11中央处理模块
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