微功耗WiFi無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)(一)

一、WiFi 無線傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò)廣闊的應(yīng)用前景

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由部署在檢測區(qū)域內(nèi)的大量、廉價、微型、節(jié)能傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式自我形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其主要目的是協(xié)同地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，接收命令并與控制中心交換有關(guān)現(xiàn)實世界的信息。如果說互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了邏輯上的信息世界，改變了人與人之間的溝通方式，那么，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一起，改變?nèi)祟惻c自然界的交互方式。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被美國商業(yè)周刊列為21世紀最有影響的改變世界的十大技術(shù)之一，還被麻省理工學(xué)院（MIT）技術(shù)評論列為全球未來的三大高科技產(chǎn)業(yè); 和目前國內(nèi)已經(jīng)比較普及的802.15.4標準和zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)比較，WiFi /IEEE 802.11b/g網(wǎng)絡(luò)是更成熟的技術(shù)，在設(shè)備互操作上所具備明顯優(yōu)勢;這種基于IP的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠非常方便的實現(xiàn)和已經(jīng)安裝在企業(yè)和家庭中的網(wǎng)絡(luò)進行無縫連接，而且還應(yīng)具有更好的安全性。

　　當WiFi /IEEE 802.11b/g 的無線網(wǎng)絡(luò)信號，在不遠的將來，像一片片”無線云彩”一樣覆蓋我們的每一個”無線城市”的上空和覆蓋我們每一個家庭，每一個商業(yè)樓宇上空的時候，下列的圖畫將變?yōu)楝F(xiàn)實。

　　圖畫一： 千家萬戶家庭中的各種電表，水表，煤氣表內(nèi)的低功耗無線WiFi SoC，通過WI-FI無線網(wǎng)絡(luò)，以很低的功耗，和供電公司等能源通過者保持著網(wǎng)絡(luò)實時聯(lián)系 ，家庭內(nèi)的數(shù)字顯示系統(tǒng)，會通知你，何時能源價格最低，你可以使用低價格能源付費，同時，如果你的能源設(shè)備出現(xiàn)問題，能源公司也會第一時間搶修。

　　繳費和抄表，更是全自動中通過無線完成……

　　圖畫二： 都市林立的商業(yè)大樓內(nèi)部，數(shù)以萬計的工作無線傳感器，包括安防，溫度，濕度，煙霧報警等等，全部采用已經(jīng)具有的WiFi 無線SoC為核心的節(jié)點進行自動無線連接，中心控制系統(tǒng)，根據(jù)這些無線傳感器的大量的信息，調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)，監(jiān)控大樓安全，是商業(yè)大廈更安全，更節(jié)能…。

　　圖畫三： 巨大的物流倉庫，大型貨車，鏟車，來來往往， 每件貨物上，都安裝了具有定位功能的無線WiFi SoC芯片，通過倉庫內(nèi)已經(jīng)廣泛布設(shè)的802.11無線網(wǎng)絡(luò)，每件貨物都可以精確的定位，也可以容易獲得貨物的詳細信息……

　　從發(fā)展的眼光看， WiFi 無線傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域包括各種無線傳感器，無線實時定位網(wǎng)絡(luò)，射頻識別（RFID） 網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，安全監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)等等，具有非常廣闊的應(yīng)用前景和商業(yè)前景。

　　二、選擇合適的無線WiFi SoC （單片機）

　　長期以來，雖然802.11標準已經(jīng)成為了全球無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主流方向之一，但是在很多人印象中， WiFi /IEEE 802.11b/g技術(shù)功耗比較高，只適用于電腦之間的無線連接和其他高速無線連接應(yīng)用，其實，無線技術(shù)和SoC技術(shù)的演進，近年來，已經(jīng)出現(xiàn)了下面提到的多個適合于低功耗應(yīng)用的WiFi 無線SoC芯片，我們只是需要對其進行選擇，就可以用于我們自己的WiFi 無線傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計;

　　G2 Microsystems 公司開發(fā)的 G2C501， 是一個推出較早的超低功耗IEEE 802.11 （Wi-Fi） 芯片 （SoC） ， 見圖一所示， 該芯片內(nèi)部集成了802.11無線芯片和基帶芯片，包括了一個32位MCU和80KB SRAM+320KB ROM， 并且具有125K無線喚醒和支持ISO 24730-2 無線定位的硬件功能。

　　圖一 G2C501 片上系統(tǒng)

GainSpan公司最近推出WiFi 芯片GS1010，（該公司是芯片巨人英特爾投資支持的美國硅谷的創(chuàng)新企業(yè)）， 這個以兩個經(jīng)典ARM7微控制器器為內(nèi)核的32位“ARM射頻SoC （ARM無線片上系統(tǒng)）， 將兩個ARM7 32位微處理器，384K閃存，224k SRAM多種外圍電路，A/D，RT