wia-pa開發平臺的設計與實現
高廣恩，劉全利，王偉
大連理工大學控制科學與工程學院，遼寧大連116023
摘 要：針對推廣工業過程自動化無線網絡規范的需求，提出一種基于此規范的開發平臺設計方法。此平臺以arm7芯片lpc2136作為核心處理器，以cc2520作為射頻收發器，可以方便地通過iic或adc接口擴展傳感采集模塊．為了便于調試還集成了人機交互及jtac調試接口一詳細闡述了其硬件設計并對平臺性能進行了測試試驗。結果表明，該開發平臺達到了預期的設計要求，便于用戶基于此平臺進行開發研究。
關鍵詞：無線傳感器網絡；過程自動化；開發平臺
中圖分類號：tp 27 文獻標識碼：a
1 引 言
在國際工業過程控制領域，過程自動化的無線化已經成為一個研究熱點。但在此領域還缺乏一個公開的國際標準。在這種情況下，由我國自主研發的應用于工業過程自動化領域的標準wia-pa已于2008年10月成為了iec的publicavailable規范，于2009年7月通過iec投票成為了新工作項目方案。由于應用環境和應用需求的不同，國內外出現了多種無線傳感網絡平臺，文獻[3]提出了一種用于棲息地監測的無線傳感器網絡平臺設計方案；文獻[4]提出了一種具有震動檢測和gps定位功能的無線傳感網絡平臺；文獻[5]在已有無線節點的基礎上，提出了一種新型的混合平臺。這些平臺都有各自的特點和應用場合，但都不適合作為通用的開發平臺來使用。鑒于此種情況，本文提出了一種通用的wia-pa開發平臺，并基于這個平臺進行了諸多試驗，驗證了平臺的性穩定。
2開發平臺的體系結構
因為此平臺的定位是“給入門級用戶提供一個研究wia-pa規范的開發平臺”，所以為了便于用戶開發和使用，此平臺具有如下特點：
1)模塊化基于模塊化的設計思想，整個平臺的硬件設計分為傳感模塊，核心板和無線收發模塊3個部分，如圖1所示。
圖中，i2c接口和adc接口連接傳感模塊與核心板，完成傳感信息采集功能。用戶可以根據自己的實際需求選擇使用數字的i2c接口還是模擬的adc接口。方便用戶在同一平臺上開發多種不同的傳感模塊。目i2c為一種總線結構，可以同時掛接多個傳感模塊，只需要通過設定地址來區分各個模塊。這種總線結構方便用戶實現多種傳感信號集中采集，而不需要每一個傳感信號對應一個設備，節省了硬件成本。比如用戶可以將溫度量、濕度量、光強等傳感信息的采集，用一臺設備來實現。
無線擴展接口給核心板和無線收發模塊提供了一個數據和控制信息傳輸的通道。用戶可以根據使用射頻芯片的不同來自行定義接口含義，增加了用戶開發、設計的靈活性。
2)通用性此平臺的核心處理器芯片為一款飛利浦公司的arm7芯片lpc2136。其開發調試環境為arm公司提供的ads開發調試環境。這一通用的調試環境使大多使用者能夠很快地展開研發工作。核心板上提供的調試接口為通用20針jtac調試接口，方便用戶調試和下載。
一般來說，不同功能的無線設備對硬件資源的需求是不同的。比如zigbee協議中規定的終端設備、路由器和協調器，對硬件資源的需求依次遞增，此平臺的硬件資源能夠滿足大多無線設備的需求，用戶可以在同一平臺上實現多種設備的開發：
3)友好的人機界面核心板為用戶提供了一個4 cm x3 cm的lcd顯示屏，可以顯示設置參數、傳感信息、cpu狀態、操作菜單等信息。給用戶提供了一個直觀而友好的顯示界面。
3硬件平臺的設計與實現
下面主要對核心板和無線收發模塊的設計與實現加以闡述：
1)核心板的設計與實現核心板的功能框圖如圖2所示。
它主要包括6個部分：arm7處理器、上位機接口、傳感接口、無線擴展接口、人機交互接口和電源管理。處理器采用的是飛利浦公司的lpc2136，主時鐘由一個外部的11. 059 2 mhz的晶振提供，處理速度可達60 mhz，內置32 kb的 |
