năng cảm biến của máy dò này khoảng 15g. Mạch điện tận dụng một bộ biến đổi Sigma-delta thiết bị tương tự AD 7714 mà kết quả nằm trong một clean, 20dbit tín hiệu từ 1Hz đến 400Hz. Mạch điện có thể lặp lại thích hợp cho phép sự so khớp pha giữa các node cảm biến để hỗ trợ quá trình xử lý kết hợp cộng tác, giống như quá trình beamforming.
Các module cảm biến khác bao gồm:
- Cảm biến âm thanh: Board cảm biến âm thanh tận dụng một microphone nhỏ giống như phần tử microphone Knowles BL1785 có một ngưỡng tần thấp là 4 Hz. Tần số cực đại quan tâm cho các ứng dụng cảm biến âm thanh là 2kHz. Thực sự được mong đợi để duy trì thông pha cho các ứng dụng beamforming.
- Từ kế: một module từ kế tận dụng Honeywell HMC1001 và có băng tần 10Hz. Tỷ lệ cảm biến là 27 microgausss làm nó có thể phát hiện 1lb của sắt từ 6 feet.
- Gia tốc kế: Một gia gia tốc kế chế tạo cho việc sử dụng trong việc giám sát rung động máy. Board này bao gồm một gia tốc được lấy mẫu tại tần số 48 kHz. Board gia tốc kế WINS cũng cung cấp đầu vào cho các cảm biến nhiệt độ và áp suất.
Hình 1.6:Một sơ đồ khối phần cứng
Để hỗ trợ cho việc thử nghiệm và phát triển các thuật toán, một môi trường phần mềm mềm dẻo mà trong đó các ứng dụng có thể được viết bằng một ngôn ngữ bậc cao, giống như C, trong quá trình bảo trì truy nhập đến các chức năng phần cứng mức thấp, giống như điều khiển nguồn, là chủ yếu. Các chức năng phần mềm WINS chính được tổ chức trong các lớp sau:
• Giám sát/Phân lớp trừu tượng phần cứng HAL: HAL cung cấp thường trình cho việc cài đặt hoá, truyền thông với bên ngoài, tải và gỡ rối chương trình, và xử lý ngắt. Một phiên dịch định chuẩn gói định tuyến các gói đến từ bộ phát vô tuyến hoặc từ RS-232 bên ngoài vào các tác cụ bên trong. Tải chương trình có thể xảy ra hoặc thông qua một thiết bị đính kèm hoặc thông qua bộ phát vô tuyến.
• Môi trường thời gian thực thi Run-time: Nhân run-time trên mỗi node cung cấp cơ sở hạ tầng mạng WINS phân tán mức thấp. Điều khiển mức thấp cho
các giao thức truyền thông, tốt giống như các driver cảm biến được tổ chức tại lớp này.
• Các ứng dụng hệ thống: Các máy tính xử lý tín hiệu và chức năng liên mạng lớp cao hơn (lập lịch, định tuyến) được chạy và viết bằng ngôn ngữ lập trình mức cao giống như C. Các ứng dụng mới có thể được download về các node cảm biến mà đã được triển khai trong các trường cảm biến thông qua mạng RF.
• Các ứng dụng giao diện người sử dụng đã tổ chức trên các máy PC cho phép người sử dụng chạy các tác vụ khác nhau và để tương tác với mạng cảm biến. Một giao diện cho truyền thông với mạng thông qua một gateway được hỗ trợ tốt giống như hiển thị và logging thông tin mạng.
Hình 1.7: Các thành phần môi trường run-time
Một nhân run-time, có quyền ưu tiên, đa tác vụ được port đến module xử lý dựa trên Micro C/OS, và được thiết kế để chạy trên trên mức cao nhất của HAL. HAL cung cấp các chức năng ngôn ngữ biên dịch then chốt cho Micro C/OS (định thời thời gian thực, chuyển mạch ngữ cảnh, điều khiển ngắt). Mối quan hệ giữa các ứng dụng, hệ điều hành và HAL được chỉ ra tại hình 1.7 với nhiều chi tiết của quá trình
thực thi. OS được sử dụng để lập lịch các ứng dụng, truyền thông liên xử lý mạnh với máy phát vô tuyến và các module thông minh đính kèm, điều khiển quản lý nguồn mức cao hơn, điều khiển các driver thiết bị cảm biến đính kèm, và điều khiển các bản tin mạng và các chức năng giao thức liên quan. HAL cung cấp một cái nhìn chuẩn về các ngắt đến OS và truy nhập mức thấp hơn đến quản lý nguồn, các bộ download mã, chức năng lập trình bộ nhớ Flash, và giao diện gỡ rối JTAG. Một chức năng I/O chuẩn được cung cấp để hỗ trợ gỡ rối ngôn ngữ C và giao diện mức C cho quá trình truyền bản tin mạng.
Hình 1.8 chỉ ra kiến trúc phần mềm tổng thể với các thực thể phần mềm được đặt trên module xử lý ARM, module DCT, các module cảm biến và một máy chủ (PC). Hỗ trợ cho một máy thu phát vô cũng được cung cấp. Một vài công cụ phát triển phát triển trên OC và Arm cho việc sử dụng trong quá trình mã hoá và gỡ rối phần mềm. Người sử dụng sử dụng ARM SDT (System Developers Toolkit) hoặc bộ biên dịch tương tự để phát triển các ứng dụng dựa trên C (C-based).
Một lược đồ TDMA hiệu quả nguồn được thi hành giống như giao thức lớp liên kết WINS cơ bản. Lược đồ TDMA cho phép các node khoá bộ thu và/hoặc bộ phát của chúng khi chúng không được lập lịch để truyền thông. Một lược đồ định tuyến multi-hop cũng được thi hành để thông tin từ các node xa có thể được chuyển đến các vị trí đích. Các giao thức lớp liên kết được xây dựng trên nhất của kênh quảng bá vô tuyến trải phổ số và cung cấp một tốc độ dữ liệu thô khoảng 100kb/s. Các loại lược đồ tự sửa lỗi trước mào đầu thấp cũng được thi hành.
Toàn bộ node cảm biến WINS tiêu thụ nguồn có đỉnh là 1W, với bộ xử lý tiêu thụ 300mW, máy phát vô tuyến tiêu thụ 600mW trong chế độ truyền phát và 300mW trong chế độ thu, thấp hơn 100mW được tiêu thụ nhờ các bộ transducer cảm biến. Bộ điều khiển thích hợp chuyên biệt của hệ thống để cho phép công suất đỉnh ít khi bị phụ thuộc. Một năng lực cốt yếu của các thiết bị là để chúng có thể được phép đặt vào trong chế độ rỗi hoặc ngủ dưới sự điều khiển phần mềm mức thấp để tăng thời gian sống hoạt động hệ thống.