[发明专利]一种煤田火区CC2530节点高温数据采集及同步休眠控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络监测技术，尤其涉及一种煤田火区CC2530节点的高温监测和同步休眠控制技术。

背景技术

无线传感网络融合了信息获取、信息传输和信息处理等技术，可以感知真实的客观世界，是物联网感知层的一项重要技术，有着广阔的应用前景。因此，特定应用领域内的技术开发，构成了无线传感器网络技术发展的重要内容。在煤田火区远程监测中，围绕JN5139芯片开发了测温范围0℃～1000℃和-40℃～1000℃的高温节点^[1,2]，为降低网络耗能开发了网络的休眠和同步苏醒功能^[3]。随着煤田火区监测从小面积的星形网络向大面积的蜂窝网发展，在今后的路由开发方面，支持无线传感器网络开源操作系统TinyOS的CC2530节点，比围绕非开源ZigBee协议栈开发的JN5139节点有更大的优势。

本发明选用低功耗片上系统CC2530核心模块为开发板，通过模拟串行同步输出模式SPI口读取高温传感MAX6675芯片采集的数据，在扩展的两线串行总线I2C口连接的外部时钟芯片PCF8563控制下采集发送数据、同步全网节点休眠。

监测煤田火区地温时，测温范围为0～1023.75℃的MAX6675芯片^[1]，与CC2530节点的核心模块之间以串行同步输出模式SPI通信，在CC2530核心模块的串行同步输出模式SPI口资源被占用的情况下，需用软件方式在通用输入输出GPIO引脚上模拟串行同步输出模式SPI的工作方式，文献4提供了针对SD卡使用的4线串行同步输出模式SPI的模拟方法，本发明涉及的从设备MAX6675芯片为只读温度传感器芯片，与主设备CC2530节点之间为3线的串行同步输出模式SPI模拟，同时需按MAX6675芯片的串行同步输出模式SPI时序设置时钟极性CPOL和时钟相位CPHA，选择CC2530核心模块模拟串行同步输出模式SPI时序的工作模式。

为适应无人值守的野外远程煤田火区监测环境，延长网络生存周期，节点开发了低功耗的休眠功能，每个节点配以纽扣电池作备用电池的外部时钟芯片PCF8563，协调全网节点同步休眠，达到节点电池供电电压不足时仍能计时的目的。但PCF8563芯片与CC2530核心模块之间以两线串行总线I²C总线接口通信，CC2530核心模块自身不直接提供两线串行总线I2C硬件接口，与文献3不同的是需在节点的通用输入输出GPIO引脚上模拟两线串行总线I²C数据传输协议后，再实现外部时钟芯片PCF8563控制下的节点同步休眠机制，节点的休眠时间间隔周期T在大于节点工作周期T_w的范围内可按年、月、日、小时、分钟随意设定。

对比文件

[1]江苏大学曹清华,陈祖爵,李善荣,闫述.130～1000℃高温煤田火区无线传感器网络监测节点及监测方法.发明专利,公开号102215602A,公开日期2011.10.12

[2]江苏大学玛格利特理查德森安萨赫，王庆庆，曹清华，闫述.一种用于温度监测的无线传感器网络节点及温度监测方法.发明专利，申请号201310285713.2，申请日期2013.07.08

[3]江苏大学曹清华,闫述,朱娜,陈祖爵.长时深度休眠无线传感器网络同步苏醒机制.发明专利,公开号CN102821446A,公开日期2012.12.12

[4]希姆通信息技术（上海）有限公司徐红芳.采用GPIO接口模拟SPI协议的方法.发明专利,公开号CN102654857A,公开日期2012.09.05

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤田火区CC2530节点高温数据采集及同步休眠控制方法，实现MAX6675芯片与CC2530节点之间的串行同步输出模式SPI通信，完成高温数据的采集，测温范围达到0～1023.75℃；通过以纽扣电池作备用电池的外部时钟芯片PCF8563，保证节点在电池供电不足的情况下也能协调全网节点的同步休眠，且休眠时间间隔周期T在大于节点工作周期T_w的范围内可按年、月、日、小时、分钟随意设定，实现将现有煤田火区的传感器监测节点核心模块JN5139换成支持开源无线传感器操作系统TinyOS的CC2530核心模块，方便后继的路由开发，推进小面积的星型监测网向大面积的蜂窝网发展。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种煤田火区CC2530节点高温数据采集及同步休眠控制方法，其特征在于所述的同步休眠控制方法包括如下步骤：