低功耗射频无线数据采集节点电路

　　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，无线传感网络具有低功耗、低成本、分布式和自组织的特点。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，这就增加了设计的成本，而且可移动性不好。
　　半导体技术的不断进步使处理器芯片可以被集成为体积很小的一块，而价格变得更便宜，专用的无线网络芯片和技术也得到发展。文中采用了TI公司的CC430F5137设计并实现了一种应用于无线网络中的节点模块。CC430F5137是一款内部集成了射频核的芯片，它内置了CC1101射频核，使用单颗芯片就可以完成数据的采集、处理、发送与接收，使电路板的体积可以变得更小、更便宜。为了实现网络节点的低功耗设计，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评估（CCA）功能改进了射频发送的算法，提高了多节点向中继器模块发送数据时的准确性。
　　总体设计方案
　　无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成的网络。它是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作的方式感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并终把这些信息发送给网络所有者。无线传感器网络主要实现了数据的采集、处理和传输三种功能。
　　传感器网络节点一般受到工作环境的影响，功耗问题是要首先考虑的。考虑到低功耗要求的设计，节点设备的主控MCU选择 CC430F5137，利用它内置的射频通信模块进行射频通信。由于其低功耗的特点可采用电池供电。软件部分利用CC1101的无线唤醒功能，能史好地降低系统功耗。
　　无线传感器网络中可以挂接多个节点设备，而每个节点设备的地址必须。本文设计的节点设备采用拨码开关来设置每个节点设备的地址，确保每个节点都有一个的地址。通过SPI接口或I2C总线接入传感器器件，可以灵活地接入不同型号的传感器器件，以达到测试不同物理量的要求。节点的系统结构如图1所示。

　　本文利用TI公司的CC430F5137芯片，采用射频通信技术设计的无线数据采集节点，这种设计可以大大地减小系统的体积。本系统可以采集各种各样的信号，能将采集到的数据安全稳定地传送到中间数据采集点。设计中载波监听功能和信道空闲评估功能改进的射频发送函数，可以有效地提高多个节点同时发送数据时的抗干扰性。