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随着传感器技术、无线通信技术和嵌入式计算机技术的迅速发展,无线传感器网络已经逐步成为当前无线网络界关注的新兴前沿科技研究热点之一,在众多领域具有十分广阔的应用前景。IEEE 802.15.4作为一种专为低速率无线个人区域网络而设计的短距离无线通信标准,制定了物理层(PHY)和媒体访问控制(MAC)规范,为无线传感器网络提供了一种很好的解决方案。由于现行的IEEE 802.15.4研究环境大多是以各个芯片厂商提供的非开源函数库为平台,研究者很难了解其协议细节以及工作流程。为此,加州大学伯克利分校提出了无线传感器网络的开发性研究计划,并设计了无线传感器网络的硬件平台、操作系统TinyOS以及网络协议。同时,随着无线传感器节点向小型化、低成本方向的发展,芯片厂商开始提供基于SoC技术的IEEE 802.15.4射频芯片,如文中选用的CC2430芯片,集2.4GHz射频与增强型8051内核于一体,但由于MCU 8051的体系结构限制,导致TinyOS系统不能运行于该平台。本文首先在深入研究无线传感器网络体系结构和IEEE 802.15.4标准协议的基础上,设计了基于CC2430芯片的无线传感器硬件研究平台,继而在该平台上移植了TinyOS操作系统,为后续协议研究建立了开发环境。然后,根据TinyOS和IEEE 802.15.4的体系结构与工作机制,设计了IEEE 802.15.4在TinyOS上实现的框架,以及按照模块化设计的思路实现了底层系统软件、物理层与MAC子层的协议。最后,测试本课题实现的协议栈,并与非开源协议栈性能进行比较。基于TinyOS系统的IEEE 802.15.4协议栈的实现,有助于研究者在开源环境下研究适用于CC2430的IEEE 802.15.4协议栈,摆脱芯片厂商协议栈库的束缚,为后续高层协议和应用程序的开发提供平台。