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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是由大量传感器节点组成,这些节点部署在监测区域内通过无线通信方式,形成的一个多跳自组织的网络。整个网络的作用是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中监测对象的信息,并发送给观察者,可广泛应用于环境监测、医疗护理、军事、商业等多个领域。媒体访问控制(Medium Access Control, MAC)协议处于无线传感器网络协议的物理层和路由层之间,用于在传感器节点间公平有效地共享通信媒介,对传感器网络的性能有较大影响。与传统无线网络不同,提高能量效率和可扩展性是无线传感器网络MAC协议设计的主要目标。本文主要阐述基于FPGA对IEEE802.15.4 MAC层功能的实现。首先介绍了无线传感器网络的体系结构、MAC协议的设计要求以及己有的MAC层协议,讨论了无线传感器网络MAC层的主要要求和功能。然后详细介绍和分析了IEEE 802.15.4的MAC协议,并在此基础上,通过NS2平台对MAC层协议进行了仿真,研究不同网络负荷下信道访问机制的各个参数对吞吐量,丢包率,传输延时的影响,分析了隐蔽站问题、确认帧机制。本文对MAC层中的主要功能,诸如数据收发、帧处理、信道接入方式以及帧检验等提出了基于FPGA的硬件解决方法。设计选用硬件描述语言VerilogHDL,在QuartusII中完成模块的综合和布局布线,在QuartusII和Modelsim中进行时序仿真验证,最终下载到自主设计Altera公司的Cyclone开发板中。对设计的验证采取的是由里及外的方式,先对系统主模块的功能进行验证,然后下载到与CC2430开发板相连接的FPGA中对设计进行验证测试。验证流程是功能仿真、时序仿真和板级调试,最终通过测试,验证了该设计的功能。测试结果表明,该模块能满足无线传感器网络低速率应用环境的需要,具有优良的扩展性能,达到了预期的设计目标。