本文的主要内容是研究无线传感器网络的自组织网络，并提出一种基于高速FPGA计算机处理的对等网络节点自组织网络的设计方法，它用于为WSN应用构建专用的设计IP核。用于各种WSN网络层路由协议和各种WSN应用场景。线传感器网络是一种低速自组织移动自组织网络。机分布的网络节点在相邻节点之间交换数据，以执行整个网络的路由功能。邻节点之间的相互通信要求节点可以发现周围的节点并从周围的节点获得相对GDP信息，以便接收其他节点发送的数据并选择路由方向。组织网络是无线传感器网络的节点与在线网络的自治组织之间的相互发现功能。在无线传感器网络中占有至关重要的地位。设计使用FPGA在WSN的MAC层中实现自组织功能。
ad hoc无线传感器网络的FPGA设计的主要功能包括：接收特定格式的ad hoc网络帧数据，传输ad hoc网络帧消息和动态更新从相邻节点的数据列表中。ad hoc无线传感器网络的FPGA设计的总体结构如图1所示。个设计在WSN的MAC层中，恒温阀芯下行链路接口是WSN的PHY接口。理链路层和上行链路接口是网络层的网络接口。PHY接口用于在物理层中操作射频芯片，以完成对通信通道的监视以及相关数据的发送和接收。络层接口用于向网络层提供有关路由功能的相邻节点的信息列表。组织网络帧格式采用超帧格式，每个数据段的详细描述如图2所示。d hoc网络帧消息的发送由发送节点和接收节点完成。个相邻的节点。先，发送节点发送超帧头请求消息。到此消息后，邻居节点将使用随机中断方法在任何后续响应时间间隔中发送响应信息。认消息在时隙末尾返回。收模块的初始化状态为空闲等待状态（IDLE），当从PHY接口接收到报头请求消息时，模块从节点d中提取基本信息。送并将其发送到网络信息处理模块，同时，内部会生成小于N的伪随机数。序列用于计算要发送的响应消息的间隔号，并在相应的间隔中发送包含自己的MAC地址和超帧序列号信息的响应消息，然后等待收到确认消息。果确认消息中返回的MAC地址是其自己的MAC地址，则确定响应成功，并且重新进入报头请求消息的等待状态；否则，确定响应失败，并且再次生成小于或等于序列N的伪随机序列。于重新发送回复消息。两次响应之后，无论响应是否成功，都会进入标题请求消息的等待状态。收模块的内部状态机是接收模块的核心，用于生成用于各种操作的控制信号。收模块的状态机的转换图如图3所示。收模块内部的伪随机序列发生器如图4所示。序列的初始种子-随机使用内部时钟计数器停止服务。于每个节点的上电时间不同，所产生的随机序列也不同，从而避免了每个节点的产生，在响应期间使用相同的中断序列。送模块的主要功能是发送报头请求消息和超帧确认消息。侦听该通道达固定时间的空闲时间后，将以随机回避模式发送标头请求消息。头请求消息包含基本信息，例如自身节点的MAC地址，网络跃点和超帧序列号。
过延迟固定的响应时间间隔来发送确认消息，该消息被集成到当前时间间隔内接收到的响应节点的MAC地址中，如果不是，则返回如果没有多个确认消息的MAC地址，则发送模块将再次发送标头请求消息。于发送报头请求消息的开始信号由网络信息处理模块发起。
络信息处理模块是此设计的基本控制模块。的主要功能是接收和处理接收模块发送的数据信息，动态更新内部邻居信息列表，并控制发送模块的工作和停止。理模块的初始化状态为待机接收状态，当接收模块接收到发送的数据时，首先更新邻居节点的信息，然后进行是否发送。过判断超帧的序列号的大小来确定。
则，它将进入发送状态，并在发送完成后返回等待状态。于射频芯片的单串口SPI操作，在发送状态下，处理模块必须将SPI接口转换为由发送模块控制，等待发送完成，然后切换到由接收模块控制。部状态转换图如图5所示。邻节点信息列表的格式如表1所示，其中包括相邻节点的MAC地址，超帧序列号，网络跳数，有效节点指示符，节点剩余有效时间计数器和通信链路的质量。理模块通过HASH算法接收到相邻节点的MAC地址，生成位数较少的索引地址，并将相邻节点的信息存储在地址列表行中。引，同时设置有效状态标志位，并复位设置剩余有效期。置后，该节点的剩余有效时间计数器逐渐减小到0，然后清除有效指示符。
络信息处理模块的仿真测试结果如图6所示，sys_clk是外部输入时钟分频后的系统时钟，rec_req是主机的数据请求信号。口，处理模块接收数据并分析每个相邻节点信息的效率，并产生更新命令信号以完成对由索引地址a索引的节点信息的更新；然后生成传输控制信号，并在传输完成后返回待机状态。设计使用硬件描述语言的verilog设计完成，FPGA使用ALTERA CYCLONE系列的EP1C3T114芯片，通过ALTERA QUARTUS II软件进行仿真，综合和下载设计，使用FPGA资源的结果如表2所示。设计使用FPGA实现无线传感器网络的自组织网络功能，并在没有传感器网络应用的情况下补充了IP内核。用可扩展线，为WSN应用ASIC芯片的设计提供了可选的参考解决方案，将大大提高RD效率。
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