基于nRF24L01的无线网络节点设计与实现

【摘要】：本文首先分析了无线WSN的特点及体系结构。接着阐述了无线传感器网络技术，nRF24L01的应用，路由协议的目前的发展状况。根据现有传感器网络技术，本着满足低成本的短距离无线传感器网络通信的需求，研究实现了以以低功耗ATmega16L单片机为控制内核，以nRF24L01芯片为核心，DS18B20为传感器进行周围环境温度信号的采集。 设计包括节点的详细硬件设计、测温软件设计、针对nRF24L01无线模块的组网协议及相关的单播路由算法。本设计对于无线控制、无线监测、无线传感器网络、农牧生产、智能家居、工业生产等无线网络具应用场合有非常重要的意义。 另外文中深入研究了nRF24L01的各种性能特性，包括接收模式，发送模式，数据包格式，自动重发和自动应答和，并设计了一种频道的选择方法，让无线网络尽可能地避免不必要的干扰，还设计了自定义应答方式。另外还详细介绍系统各个模块的硬件设计和模块器件的选型。 本文设计根据硬件设计实现了相应的软件设计，并根据nRF24L01的特性，本文采用集中式的路由算法，由于网络节点大都是普通节点与协调节点的点对点通信，因此路由表采用单播的路由算法。路由表由协调节点自己计算出来后发送给各个普通网络节点。计算路由表之前，协调节点还必须获取整个网络的拓扑结构。文中设计实现这个协调节点获取网络拓扑过程的方法。 文中的最后还设计了一些点对点通信和组网通信的功能实验，以验证网络的实通信实现现，经实验表明文中的设计达到了设计需求。