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利用无线SoC芯片实现低功耗Wi-Fi无线传感器网络设计

无线传感器网络由部署在检测区域内的大量、廉价、微型、节能传感器节点组成，通过

无线通信方式自我形成网络系统，其主要目的是协同地感知、采集和处理网络覆盖区域中感

知对象的信息，接收命令并与控制中心交换有关现实世界的信息。如果说互联网构成了逻辑

上的信息世界，改变了人与人之间的沟通方式，那么，无线传感器网络就是将逻辑上的信息

世界与客观上的物理世界融合在一起，改变人类与自然界的交互方式。

无线传感器网络被美国商业周刊列为21世纪最有影响的改变世界的十大技术之一，还被麻

省理工学院(MIT)技术评论列为全球未来的三大高科技产业。

和目前国内已经比较普及的802.15.4标准和zigbee无线传感器网络比较，WiFi/IEEE

802.11b/g网络是更成熟的技术，在设备互操作上所具备明显优势。这种基于IP的联网技

术能够非常方便的实现和已经安装在企业和家庭中的网络进行无缝连接，而且还应具有更好

的安全性。

当WiFi/IEEE802.11b/g的无线网络信号，在不远的将来，像一片片“无线云彩”一样覆盖我

们的每一个“无线城市”的上空和覆盖我们每一个家庭，每一个商业楼宇上空的时候，下列的

图画将变为现实：

图画一：千家万户家庭中的各种电表，水表，煤气表内的低功耗无线WiFiSoC，通过WI-FI

无线网络，以很低的功耗，和供电公司等能源通过者保持着网络实时联系，家庭内的数字

显示系统，会通知你，何时能源价格最低，你可以使用低价格能源付费，同时，如果你的能

源设备出现问题，能源公司也会第一时间抢修。

缴费和抄表，更是全自动中通过无线完成……

图画二：都市林立的商业大楼内部，数以万计的工作无线传感器，包括安防、温度、湿度、

烟雾报警等等，全部采用已经具有的WiFi无线SoC为核心的节点进行自动无线连接，中心

控制系统，根据这些无线传感器的大量的信息，调节空调系统，监控大楼安全，是商业大厦

更安全、更节能……

图画三：巨大的物流仓库，大型货车，铲车，来来往往，每件货物上，都安装了具有定位

功能的无线WiFiSoC芯片，通过仓库内已经广泛布设的802.11无线网络，每件货物都可以

精确的定位，也可以容易获得货物的详细信息……

从发展的眼光看，WiFi无线传感器传感器网络的应用领域包括各种无线传感器，无线实时

定位网络，射频识别(RFID)网络，数字家庭网络，安全监视网络等等，具有非常广阔的应

用前景和商业前景。

选择合适的无线WiFiSoC(单片机)

长期以来，虽然802.11标准已经成为了全球无线网络发展的主流方向之一，但是在很多人

印象中，WiFi/IEEE802.11b/g技术功耗比较高，只适用于电脑之间的无线连接和其他高

速无线连接应用，其实，无线技术和SoC技术的演进，近年来，已经出现了下面提到的多

个适合于低功耗应用的WiFi无线SoC芯片，我们只是需要对其进行选择，就可以用于我们

自己的WiFi无线传感器传感器网络设计。

G2Microsystems公司开发的G2C501，是一个推出较早的超低功耗IEEE802.11(Wi-Fi)芯片

(SoC)，见图1所示，该芯片内部集成了802.11无线芯片和基带芯片，包括了一个32位

MCU和80KBSRAM+320KBROM，并且具有125K无线唤醒和支持ISO24730-2无线定位

的硬件功能。

GainSpan公司最近推出WiFi芯片GS1010，(该公司是芯片巨人英特尔投资支持的美国硅

谷的创新企业)，这个以两个经典ARM7微控制器器为内核的32位“ARM射频SoC(ARM无

线片上系统)，将两个ARM732位微处理器，384K闪存，224kSRAM多种外围电路，A/D，

RTC和802.11无线芯片等全部设计成一只非常小的QFN封装微型单芯片中(102脚10X10

平方毫米大小)，实现了Wi-Fi系统的单片机化，无线化，微型化，使设计者可以采用GS1010

单片机来设计微型遥控器，信用卡一样薄的微型RFID电子标签，能置入人体的微型传感器

等等电池供电产品和多种应用产品。

同时，该芯片功耗非常低，GS1010能够确保在一节AA电池供电下长达5～10年的使用时

间(具体时间取决于不同应用中的唤醒间隔)。

GS1010芯片内部框图见图2所示。

以上两种WI-FI无线芯片，各有千秋，针对不同的应用，有各自不同的技术特点，但是GS1010

由于内置384KFLASH，所