一种基于Wi-Fi的无线传感器网络通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业无线物联网通信技术领域，设及一种基于Wi-Fi的无线传感器网 络通信系统。
【背景技术】
[0002] 无线传感网络是由大量的无线传感器节点组成的，通过运些传感器节点能够感应 周围的物理信息，如溫度、湿度和烟雾等，并把它们转化为无线电信号发送给无线网络基 站，无线网络基站再通过无线方式将数据转发到远程主机。无线传感器网络具有低成本、低 功耗、微型化等特点，现已广泛应用于环境、国防、交通等众多领域，具有广阔的应用前景。
[0003] 目前无线传感器网络所使用的无线传感器数据传输模块广泛采用的是ZigBee设 备，运能够很好的满足绝大部分的应用要求。然而，随着研究的逐步深入，其组网较复杂，并 且当无线传感器网络的节点需要传输的数据量比较大和传输距离较远时，ZigBee设备较低 的数据传输速率和较短传输距离将会成为整个网络性能的瓶颈。Wi-Fi技术恰恰在传输速 率、传输距离和节点组网都具有优势，且具有更高的数据传输可靠性和网络安全性。
[0004] Wi-Fi无线通信具有很高传输速率，且传输范围广，可应用在图像、语音、视频等多 媒体综合传输中；组网便捷，既可W独立建立网络，也可W通过无线接入AP现有的网络;传 输可靠，Wi-Fi技术通过一系列的冲突避免和重发机制使网络通信可靠;福射小，协议中规 定发射功率不超过lOOmW，应用十分安全，可广泛应用在一些特殊的工业环境中。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于Wi-Fi的无线传感器网络通信系统，该 系统采用SDI0接口连接Wi -Fi通讯模块与主控模块，通讯接口传输速率达到1 OOMb i t/s，保 证了 Wi-Fi模块与主控模块的通讯速率;Wi-Fi传感器节点可W采集S种不同的环境参数， 并且通过Ad-Hoc的组网模式，将数据实时的传递给集中器，由集中器将数据传递给上位机。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种基于Wi-Fi的无线传感器网络通信系统，该系统包括Wi-Fi无线集中器和Wi-Fi无线传感器节点；所述Wi-Fi无线集中器通过Wi-Fi接收Wi-Fi无线传感器节点采集到的 数据，并通过W太网将数据发送到上位机。
[000引进一步，所述Wi-Fi无线集中器包括:主控电路模块、电源管理电路、Wi-Fi通信模 块、串口电路、S W调试接口、W太网接口电路；
[0009]所述主控电路模块通过SDIO接口与Wi-Fi通信模块连接，完成对Wi-Fi通信模块相 关参数的配置，实现数据收发，通过SPI接口与W太网接口电路连接，实现集中器与上位机 的通信功能；所述电源管理模块分别与主控电路各模块、Wi-Fi通信模块和W太网PHY控制 器连接，为整个设备提供稳定的电压;所述Wi-Fi通信模块通过PCB天线实现无线数据收发； 所述串口电路通过RS232串口忍片与主控电路模块连接，用于系统调试;所述SW调试接口用 于对微控制器忍片烧写代码和程序调试;所述W太网接口电路通过W太网与上位机进行通 信，实现数据收发。
[0010] 进一步，所述Wi-Fi无线传感器节点包括:主控电路模块、包括电源管理电路、Wi-Fi通信模块、串口电路、SW调试接口、传感器电路；
[0011] 所述主控电路模块通过SDIO接口与Wi-Fi通信模块连接，完成对Wi-Fi通信模块相 关参数的配置，实现数据收发，通过与传感器电路连接，接收并处理传感器数据;所述电源 管理模块分别与主控电路各模块、Wi-Fi通信模块和W太网PHY控制器连接，为整个设备提 供稳定的电压；所述Wi-Fi通信模块通过PCB天线实现无线数据收发；所述串口电路通过 RS232串口忍片与主控电路模块连接，用于系统调试;所述SW调试接口用于对微控制器忍片 烧写代码和程序调试;所述传感器电路用于采集环境参数，发送到主控电路模块
[0012] 本发明的有益效果在于:本发明采用SDIO接口连接Wi-Fi通讯模块与主控模块，该 通讯接口传输速率达到lOOMbit/s，保证了 Wi-Fi模块与主控模块的通讯速率;Wi-Fi传感器 节点可W采集S种不同的环境参数，并且通过Ad-化C的组网模式，将数据实时的传递给集 中器，由集中器将数据传递给上位机。
【附图说明】
[0013] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行 说明：
[0014] 图1为Wi-Fi无线传感器网络的结构；
[0015] 图2为Wi-Fi无线传感网络通信设备软硬件结构框图；
[0016] 图3为STM32与Wi-Fi通信模块的连接方式；
[0017]图4为Wi-Fi集中器主程序流程图；
[0018] 图5为Wi-Fi溫湿度传感器节点软件流程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0020] 附图1为本发明的Wi-Fi无线传感器网络的结构，如图所示，本系统主要由Wi-Fi无 线传感器节点、Wi-Fi集中器和计算机组成。所述Wi-Fi无线传感器节点包括传感器采集系 统、STM32微控制器和Wi-Fi通信模块;所述Wi-Fi集中器包括Wi-Fi通信模块、STM32微控制 器和W太网通信模块;所述计算机为无线传感器网络的后台；所述传感器采集系统能通过 传感器采集环境参数;所述STM32为控制器能接收传感器采集到的数据，能对数据进行处 理;所述Wi-Fi通信模块能发送微控制器的数据，能接收Wi-Fi通信模块接收的数据；
[0021] Wi-Fi无线传感器节点和Wi-Fi集中器间采用Ad-Hoc模式建立点对点的连接，传感 器采集系统通过传感器采集到环境参数后，将数据传给STM32微控制器，由微控制器对数据 进行处理并存储，当微控制收到集中器经Wi-Fi通信模块发来的读取数据的命令后，经SDIO 接口将数据发送到Wi-Fi通信模块，将数据报文经Wi-Fi发送出去。
[0022] 当集中器的Wi-Fi通信模块收到数据报文后，经SDIO接口将数据发送至STM32微控 制器，微控制器对收到的数据报文进行解析并校验，校验通过后将数据存储到数组中，当微 控制器收到计算机经W太网向发送的读取数据的命令后，将存储在数组中的数据经SPI接 口发送至W太网通信模块，经W太网发送到远端计算机。
[0023] 附图2为Wi-Fi无线传感网络通信设备软硬件结构框图，主要由Wi-Fi集中器软硬 件部分和Wi-Fi无线传感器节点软硬件部分组成。
[0024] 所述Wi-Fi集中器硬件部分包括STM32F205微控制器、Wi-Fi通信模块、电源管理电 路、W太网接口电路、串口电路，S W调试接口电路、天线。
[0025] 所述Wi-Fi集中器软件部分包括应用程序、嵌入式实时操作系统uC/0S-II、LwIP协 议找、UlP协议找、Wi-F巧E动、串口驱动、W太网通信驱动。
[00%] 所述Wi-Fi无线传感器节点包括STM32F205微控制器、Wi-Fi通信模块、电源管理电 路、串口电路、SW调试接口、传感器电路、天线。
[0027] 所述Wi-Fi无线传感器节点软件部分包括应用程序、嵌入式实时操作系统uC/OS- II、LwIP协议找、Wi-Fi驱动、串口驱动、传感器驱动。
[0028] 所述Wi-Fi集中器和Wi-Fi无线传感器节点的STM32F205微控制器主要包括时钟电 路、启动电路和复位电路。
[0029] 时钟电路:时钟电路使用两个外部晶振为系统提供时钟源，一个是8MHz高速外部 时钟，一个是32.768曲Z的低速外部时钟。8MHz外部时钟为默认的CPU时钟，为系统提供准确 的时钟。低速外部时钟为系统的实时时钟，为系统提供低功耗的精确时钟源。
[0030] 启动电路：STM32忍片的BOOTO和BOOTl两个管脚可W选择是从SRAM启动还是从串 口等其他接口来启动。系统复位后，通过设置BOOTO和BOOTl的引脚来选择忍片的启动模式， 当BOOTO保持低电平时，STM32忍片从用户闪存存储器开始访问；当BOOTO保持高电平，BOOTl 为低电平时，则从串口或CAN等接口启动；当BOOTO和BOOTl都为高电平时，则从内置SRAM启 动。本发明设置BOOTl始终为0，运样就不会进入内嵌SRAM启动，因为从SRAM启动时，在系统 初始化代码中必须使用嵌套向量中断控制器（NVIC,Nested Vectored Interrupt Con化oiler)的异常表和偏移寄存器，重新映射向量表在SRAM中，过程比较复杂。对于本课 题选择的微控制器STM32F205内部程序存储器容量很大，因此直接使用用户闪存存储器。将 BOOTO接低电平，BOOTl无论接高电平VCC还是低电平GND，都是从用户Flash程序存储器启 动。
[0031] 复位电路：STM32F205内部已具备复位电路，可实现上电复位和掉电复位，为了实 现系统的可靠性，本发明在外部增加了一个按键复位。除了外部复位外，看口狗计数器终止 时W及软件复位和低功耗管理复位都可W引发系统复位产生。
[0032] 附图3为STM32与Wi-Fi通信模块的连接方式，本发明为了