专利名称：一种无线传感器网络节点传感器标准化接口电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域，涉及一种电路，具体是一种无线传感器网络节点 传感器标准化接口电路。
背景技术：
现有无线传感器网络节点的各种传感器接口各不相同，导致每增加一种传感器的 使用，都需要对节点的软硬件进行再次开发。节点硬件需要针对新的传感器接口进行针对 性设计，同时还要对相应的传感器硬件驱动程序进行重新设计。而无线传感器网络节点需 要运行TinyOS操作系统，这就要求研究开发人员既要懂TinyOS操作系统，又要懂单片机硬 件驱动编程，这增加了编程的难度，效率也低，不利于整个系统的团队专业化分工合作。而 且节点的传感器接口并没有标准化，不同厂商提供的接口不同，这也给节点程序的开发增 加了一定的难度。另外，现有节点一般同时只能接一个数字信号输出的传感器板和几个模 拟信号输出的传感器板。而随着大规模集成电路的迅速发展，现在的许多传感器将信号采 集和处理电路集成在一块芯片上，最终产生数字信号输出，所以对于这些传感器来说，节点 同时只能接一个，这就有很大的局限性。现有的两节AA电池供电的无线传感器网络节点， 电源最大为3V，其传感器接口的数字输入信号一般也只能接受最大3V的数字信号，否则会 容易损坏电路，而现在很多传感器板提供的还是5V输出的数字信号，这就会给两者的直接 连接造成问题，需要对信号进行转换才能进行互连。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种无线传感器网络节点传感器标准化 接口电路。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的具体技术方案是一种无线传感器网络节点传感器标准化接口电路包括微控制器、节点标准化接 口、I2C总线缓冲器电路、多路信号选择器电路、SPI扩展成4路UART电路、多路UART总线 缓冲电路、多路模拟传感器信号采集接口电路、SPI/I2C复用接口、传感器UART接口和拨码 开关电路。节点标准化接口与微控制器信号连接；I2C总线缓冲器电路一端分别与微控制器 和SPI扩展成4路UART电路第一端信号连接，I2C总线缓冲器电路另一端与SPI/I2C复 用接口信号连接；SPI/I2C复用接口同时与多路信号选择器电路一端信号连接，多路信号 选择器电路另一端与微控制器信号连接，多路信号选择器电路的又一端与SPI扩展成4路 UART电路的第二端信号连接，SPI扩展成4路UART电路的第三端与微控制器信号连接；SPI 扩展成4路UART电路的第四端与多路UART总线缓冲电路的一端信号连接，多路UART总线 缓冲电路的另一端与传感器UART接口信号连接；多路模拟传感器信号采集接口电路与微 控制器信号连接；拨码开关电路与微控制器信号连接。微控制器采用TI公司的型号为MSP430F1611的芯片，用于传感器信号的采集与处理，并将处理结果的数据格式标准化；I2C总线缓冲器电路采用NXP公司的型号为P82B96的芯片，多路信号选择器电路采用TI公司的型号为SN74LVC257A的芯片，SPI扩展成4路 UART电路由芯片U4和芯片U5组成，U4和U5均采用EXAR公司的型号为XR20M1172的芯 片，多路UART总线缓冲电路采用TI公司的型号为SN74LVC244A的芯片。本实用新型所具有的有益效果是将无线传感器网络节点的传感器接口部分分 离出来，节点只剩下一个标准化的UART接口，简化了节点用于组网的程序设计与开发。这 样研究传感器网络的研究设计人员不需要了解传感器硬件，只需要专注于节点操作系统 TinyOS的程序设计开发便可。所有跟传感器硬件相关的工作都由传感器标准化接口电路来 完成，而在标准化接口电路上的MCU不需要运行操作系统，在上面进行程序设计开发的研 究设计人员则不需要理解操作系统TinyOS的使用。这样的方法便于更专业化的分工合作， 提高效率并增强整个系统的团队协作能力。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明，如图1所示，一种无线传感器网络 节点传感器标准化接口电路包括微控制器6、节点标准化接口 5、I2C总线缓冲器电路2、多 路信号选择器电路3、SPI扩展成4路UART电路7、多路UART总线缓冲电路8、多路模拟传 感器信号采集接口电路10、SPI/I2C复用接口 4、传感器UART接口 9和拨码开关电路1。节点标准化接口 5与微控制器6信号连接；I2C总线缓冲器电路2 —端分别与微 控制器6和SPI扩展成4路UART电路7第一端信号连接，I2C总线缓冲器电路2另一端与 SPI/I2C复用接口 4信号连接；SPI/I2C复用接口 4同时与多路信号选择器电路3 —端信号 连接，多路信号选择器电路3另一端与微控制器6信号连接，多路信号选择器电路3的又一 端与SPI扩展成4路UART电路7的第二端信号连接，SPI扩展成4路UART电路7的第三 端与微控制器6信号连接；SPI扩展成4路UART电路7的第四端与多路UART总线缓冲电 路8的一端信号连接，多路UART总线缓冲电路8的另一端与传感器UART接口 9信号连接； 多路模拟传感器信号采集接口电路10与微控制器6信号连接；拨码开关电路1与微控制器 6信号连接。连接节点的接口为节点标准化接口，传感器接口部分有1个SPI/I2C复用的连接 器接口、4个UART连接器接口和6个模拟信号输入连接器接口。其中SPI/I2C接口跟4个 UART接口不能同时工作，所以根据所要连接的传感器板接口信号的类型，来选择拨码开关 电路中的拨码开关Sl和S2，以告知微处理器Ul现在连接的传感器的数字输出接口类型，这 样微处理器Ul在上电启动后便根据拨码开关Sl和S2的位置来配置相应串口的功能并产 生相应的控制信号。因为I2C、SPI、UART都共享微处理器Ul的一个串口，所以同时所能连 接的数字信号输出的传感器接口类型为一个I2C接口或一个SPI接口或1到4个UART接 口。另外的6个模拟信号传感器接口跟数字信号传感器接口可以同时使用，模拟信号接口 可以同时使用的数目为1到6个。这样总共同时可连接的传感器数目为，4个UART接口加 6个模拟信号接口共10个传感器。所有的传感器信号都由微处理器Ul来进行信号采集和处理，最终组织为一个标准的数据结构，然后通过跟节点连接的UART 口传给节点 。
权利要求一种无线传感器网络节点传感器标准化接口电路，包括微控制器、节点标准化接口、I2C总线缓冲器电路、多路信号选择器电路、SPI扩展成4路UART电路、多路UART总线缓冲电路、多路模拟传感器信号采集接口电路、SPI/I2C复用接口、传感器UART接口和拨码开关电路，其特征在于节点标准化接口与微控制器信号连接；I2C总线缓冲器电路一端分别与微控制器和SPI扩展成4路UART电路第一端信号连接，I2C总线缓冲器电路另一端与SPI/I2C复用接口信号连接；SPI/I2C复用接口同时与多路信号选择器电路一端信号连接，多路信号选择器电路另一端与微控制器信号连接，多路信号选择器电路的又一端与SPI扩展成4路UART电路的第二端信号连接，SPI扩展成4路UART电路的第三端与微控制器信号连接；SPI扩展成4路UART电路的第四端与多路UART总线缓冲电路的一端信号连接，多路UART总线缓冲电路的另一端与传感器UART接口信号连接；多路模拟传感器信号采集接口电路与微控制器信号连接；拨码开关电路与微控制器信号连接。
专利摘要本实用新型涉及一种无线传感器网络节点传感器标准化接口电路。现有无线各种传感器接口各不相同，导致每增加一种传感器的使用，都需要对节点的软硬件进行再次开发。本实用新型包括中的微控制器分别与节点标准化接口、拨码开关电路、多路模拟传感器信号采集接口电路、I2C总线缓冲器电路、多路信号选择器电路和SPI扩展成4路UART电路信号连接；I2C总线缓冲器电路与SPI扩展成4路UART电路信号连接，SPI扩展成4路UART电路与多路信号选择器电路信号连接，多路UART总线缓冲电路的一端与SPI扩展成4路UART电路7信号连接，另一端与传感器UART接口9信号连接。本实用新型简化了节点组网的设计与开发。
文档编号H04W84/18GK201590909SQ20102010728
公开日2010年9月22日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者刘鹏, 张建辉, 戴国骏, 曾虹, 申兴发, 赵备 申请人:杭州电子科技大学