无线传感器网络功耗测试平台(2)

　　其特性如下：

　　1）8个差分电流和电压输入

　　2）每秒千次采样率（ksps）上的动态性能：118dB

　　3）串扰：-110dB

　　4）总谐波失真（THD）：50Hz和60Hz时为-90dB

　　5）模拟：+3V至+5V（单极），±2.5V（双极，允许直流耦合）

　　6）数字：+1.8V至+3.6V

　　7）低功耗：每通道2mW

　　8）数据速率（kbps）：1，2，4，8，16，32和64

　　9）可编程增益：1，2，4，8，12

　　10）故障检测和器件测试功能

　　11）SPI数据接口和四个通用输入输出接口（GPIO）

　　2.2协调器

　　协调器由处理器、电源模块、射频模块和串口芯片4个主要部分组成，如图3所示。处理器通过SPI串行接口连接通信模块，电源模块通过220V交流转换为5V，为处理器、通信模块提供电源。

　　3软件设计

　　（1）时间同步设计

　　协调器每30ms发送一次时间同步帧，测试设备接收到时间同步帧后，对时间进行同步，通过测试设备ID来判断当前时间槽是否为自己使用，流程如图4所示：

　　时间同步帧格式如表1所示：

　　（2）测试设备程序设计

　　测试设备上电后开始采集被测设备的工作电流，当采集到的工作电流值发生变化时，说明被测设备工作状态发生变化，测试设备等待自己的时间槽，发送当前采集到的电流值和当前同步时间戳给协调器，如图5所示。

　　（3）协调器程序设计

　　协调器上电后初始化相应的串口、通信、定时器等模块，定时器设置30ms为中断周期，通信模块为接受状态。定时器产生中断时发送相应的时间同步帧，接收到测试设备发送过来的数据帧后通过串口传输给上位机，如图6所示。

　　4总结

　　以上介绍的无线传感器网络功耗测试平台，可以很方便地对被测网络功耗进行实时监测。通过对测试网络采集到的数据进行分析，可以达到对被测网络生命周期进行推算及通过各个设备状态的变化来验证网络的通信协议的效果。后期需要完善的是时间同步精度，现在设计的时间同步精度大约为1ms，后期硬件设计时需要增加一个精度更高的定时器。

　　参考文献：

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　　[2]ShihE.Physicallayerdrivenalgorithmandprotocoldesignforenergy-efficientwirelesssensornetworks[J].2001.

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　　[5]丁建，胡昱希，李韵，等.无线传感器网络节点应用的硬件设计[J].国外电子元器件，2008（8）.