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MSP430F5438单片机工作电压为1．8～3．6 V；TI公司的无线通信芯片也多以2．1～3．6电压供电；JTAG模块和串口模块采用USB供电；传感器模块根据实际情况采用外部供电或母板供电。因此，我们选用3 V的纽扣电池进行供电，同时利用JTAG仿真器进行辅助供电。电源模块以及JTAG模块如图2所示。当使用JTAG仿真器进行供电时将S1闭合至JTAG接口的拐脚2，同时S2断开。当使用电池供电时，将S1闭合至JTAG接口的拐脚4，同时闭合S2。ADP3339保证了电源较好的稳压性。
2．2 传感器模块
由于我们的平台是一种开放的可扩展的无线传感器网络节点平台，所以我们的传感器模块要根据实际应用背景进行设计。所以，所有的传感器模块都单独进行设计，并通过接插件(过孔和插座)与母板进行连接。传感器应尽量选择数字传感器并尽量选择低功耗、小体积的传感器。下面以温度采集为应用背景为例进行传感器模块的设计，如图3所示。温度传感器我们选择数字温度传感器DS18B20。
2．3 微处理器模块
无线传感器网络节点是一种微型嵌入式设备，要求其价格低、功耗小。这些限制导致其所携带的微处理器能力相对较弱，存储器容量相对较小。然而，无线传感器网络节点需要完成监测对象的数据采集和转换、数据的管理和处理、应答其他节点的请求和节点控制等多种复杂工作。这就需要我们在选择主控芯片时既要保证其能满足低功耗的要求又能完成多种复杂任务。这里我们选择了TI公司的MSP430F5438单片机，相对于51或52系列单片机它可以完成更复杂的任务，相对于ARM系列处理器它的能耗更低。
TI公司的MSP430F5438单片机是基于RISC架构的16位超低功耗单片机，内部集成256KB闪存和16KB RAM，在1．8～3．6 V的工作电压范围内性能高达25MIPS。强大的数据处理能力和足够容量的存储器满足了我们的平台完成各种数据处理和存储的要求。该处理器包含一个用于优化功耗的创新电源管理模块，具有6种低功耗模式。其功耗已经达到了微安级，超低功耗使我们可以更大的延长我们的无线传感器网络节点平台的生命周期。从低功耗模式唤醒到激活模式只需要不到5μs的时间。MSP430F5438内部集成有多通道、高速A／D转换模块ADC12，能提供多通道12位精度的A／D转换，其最大采样速率可以达到200ksps。ADC12模块内包括采样／保持功能的ADC内核、转换存储逻辑、内部参考电平发生器、多种时钟源、采样及转换时序电路。对于大多数现场数据采集的应用环境而言，MSP430F5438内部集成的ADC12模块都能很好地满足数据采集的要求。此外MSP430F5438具有丰富的外设。它具有多达10个8位I＼O口，P1口到P10口是完整的，P11口包含3个单独的I＼O口。所有单独的I＼O位可独立编程，输入、输出以及中断条件的任意组合是可以的，所有的端口可编程上拉或下拉，所有端口上的驱动强度可编程控制，对于P1口和P2口的所有的8比特端口具有边缘可选的终端输入能力，支持端口控制寄存器读＼写访问的所有指令，所有单位可以以字节为单位进行访问也可以以字为单位进行访问。丰富的外设满足了我们的无线传感器网络节点平台开放式和可扩展的要求。这里我们将预留多个I＼O口用于接入传感器模块、无线通信模块以及其他通用模块。处理器模块如图4所示。
2．4 无线通信模块
在我们的无线传感器网络节点平台的设计过程中我们将无线通信模块单独设计并通过插针和插座和母板进行连接。这样我们可以根据不同的通信协议设计不同的无心通信模块而无需改变其他模块。无线传感器网络中最常用的无线通信协议就是IEEE802．15．4标准。该标准具有低功耗、低成本等有点，很符合无线传感器网络节点的要求。下面我们就以2．4 GHz的IEEE802．15．4无线通信规范设计我们的无线通信模块。
这里我们选择TI的CC2420作为我们的无线控制芯片。CC2420是首款符合IEEE 802．15．4标准的射频收发器，它基于SmartRF03技术，以0．18 mm CMOS工艺制成只需要极少的外部元器件，性能稳定且功耗极低其MAC层和PHY层协议符合IEEE 802．15．4规范，工作于无执照的2．4 GHz频段。利用CC2420和MSP430共同开发的无线通信设备支持数据传输率可高达250 kbps，可实现多点间的快速组网。 |
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