點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多任務(wù)無(wú)線通信

1、新疆大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室Walfred整理2010.10新疆大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室Walfred整理2010.10現(xiàn)代世界是一個(gè)高速自動(dòng)化的世界，各種各樣的設(shè)備除了可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)外，還可以互相聯(lián)機(jī)，而最簡(jiǎn)單的自動(dòng)化聯(lián)機(jī)方式就是使用串行通訊。隨著時(shí)代的進(jìn)步，它并沒(méi)有被取代，反倒是逐漸被廣泛應(yīng)用。如今，在許多的場(chǎng)合有線連接的方式已經(jīng)不能滿足科技的高速發(fā)展。無(wú)線技術(shù)正以一種快速的速度進(jìn)入許多產(chǎn)品，它與有線相比主要有成本低，攜帶方便，省去有線布線的煩惱。特

2、別適用于手持設(shè)備的通信、電池供電設(shè)備、遙控、遙測(cè)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無(wú)線標(biāo)簽身份識(shí)別、非接觸RF智能卡、小型無(wú)線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無(wú)線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無(wú)線232數(shù)據(jù)通信、無(wú)線485422數(shù)據(jù)通信、無(wú)線數(shù)字語(yǔ)音、數(shù)字圖像傳輸、智能小區(qū)不停車收費(fèi)、銀行智能回單系統(tǒng)等。在如此多的無(wú)線系統(tǒng)應(yīng)用中，無(wú)線通信的協(xié)議自然顯得特別重要，無(wú)線通信協(xié)議的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)的

3、安全性、誤碼率、以及系統(tǒng)運(yùn)行的速度。本文以上海桑博科技有限公司的STR2無(wú)線收發(fā)模塊為例，詳細(xì)介紹無(wú)線收發(fā)模塊與各種單片機(jī)的硬件接口設(shè)計(jì)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線通信協(xié)議的數(shù)據(jù)打包格式、解包程序以及相關(guān)軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)概述一連狀點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)如圖1系統(tǒng)由一臺(tái)中央監(jiān)控設(shè)備CMS(CentralMonitingSystem)和多臺(tái)遠(yuǎn)程終端設(shè)備MRTU(MultipleRemoteTermialUnit)構(gòu)成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多任務(wù)無(wú)線通信系統(tǒng)。在中央監(jiān)控設(shè)備CMS與

4、遠(yuǎn)程終端RTU(RemoteTermialUnit)之間用多臺(tái)中轉(zhuǎn)設(shè)備Tran作為中轉(zhuǎn)站，以便起到暫存數(shù)據(jù)和延伸距離的作用。中轉(zhuǎn)站之間，以單向通信方式進(jìn)行傳遞數(shù)據(jù)。1適用范圍a.適用于傳輸距離遠(yuǎn)的多點(diǎn)多任務(wù)數(shù)據(jù)采集b.適用于條件惡劣干擾大多點(diǎn)多任務(wù)數(shù)據(jù)采集c.適用于對(duì)時(shí)間要求不高的各種復(fù)雜無(wú)線數(shù)傳d.適用于智能小區(qū)水、電、煤、暖氣集中抄表系統(tǒng)，各種遠(yuǎn)程集中安防報(bào)警系統(tǒng)等。2.協(xié)議數(shù)據(jù)包格式協(xié)議的笫一件事就是能夠識(shí)別噪聲和有效數(shù)椐，噪聲是

5、以隨機(jī)字節(jié)出現(xiàn)的沒(méi)有明顯的結(jié)合方式，噪聲源可能產(chǎn)生任意字節(jié)的組合，在無(wú)線通信的過(guò)程中最好能通過(guò)一種協(xié)議能有效的抑制噪聲的產(chǎn)生通過(guò)測(cè)試和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)0xFF后跟0XAA0x55在噪聲中不容易發(fā)生傳輸協(xié)議應(yīng)該在數(shù)據(jù)包前加開(kāi)始字節(jié)0xFF后跟0xAA0x55發(fā)送協(xié)議的開(kāi)始應(yīng)該以一個(gè)任意內(nèi)容的字節(jié)(這是因?yàn)榈谝粋€(gè)字節(jié)的數(shù)椐在發(fā)送時(shí)容易丟失)然后是0xFF后跟一個(gè)0xAA0x55接收協(xié)議規(guī)定只接收以0xFF后跟0xAA0x55開(kāi)始的包.于是就可以很方

6、便的把以上系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包格式定為：Lead1Lead2Lead2HeaderLengthHostIDLocalDestinationunitData1Data2●●●DatanChecksumLead為引導(dǎo)字節(jié)Leader1=0xFFLeader2=0xAALeader2=0x55Header為數(shù)據(jù)包的命令字節(jié)由此確定數(shù)據(jù)包的類型Length為數(shù)據(jù)包包含的Length字節(jié)之后的所有字節(jié)的長(zhǎng)度新疆大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室Walfred整理2010.1

7、0新疆大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室Walfred整理2010.10上海桑博電子科技有限公司STR2RFModule的核心部分為nRF401外加精心設(shè)計(jì)的內(nèi)置天線，體積為37mmx47mm，具有體積小，功耗低的特點(diǎn)，傳輸距離為200米，傳輸最大速率為20kbits，外圍接口電路簡(jiǎn)單，可直接與單片機(jī)的通用串行總線（UART）口連接。如圖3所示STR2RFModule引腳功如下：VCC:正電源，接2.7~5.25VCS:頻道選擇，CS=0選擇工作頻道1即4

8、33.92MHZ，CS=1選擇工作頻道2即433.33MHZDOUT:數(shù)據(jù)輸出，連接MCU串口RXDDIN:數(shù)據(jù)輸入，連接MCU串口TXDGND:電源地PWR:節(jié)能控制，PWR=1正常工作狀態(tài)，PWR=0低功耗狀態(tài)TXN:發(fā)射接收控制，TXN=1時(shí)模塊為發(fā)射狀態(tài)，TXN=0時(shí)模塊為接收狀態(tài)STR2RFModule接口簡(jiǎn)單，本文將不作詳細(xì)的敘述，如果想要詳細(xì)的了解STR2RFModule，請(qǐng)參照參考文獻(xiàn)1。分頁(yè)軟件設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中所有STR2

9、RFModule均采用433.92MHZ作為系統(tǒng)工作頻率。下面以星狀點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。1.主程序設(shè)計(jì)為了避免同頻干擾的問(wèn)題，系統(tǒng)采用分時(shí)TDMA（TimeDivisionMultipleAccess）技術(shù)，把系統(tǒng)CMS與任意一臺(tái)RTU之間的通信采用時(shí)分的方式分開(kāi)，CMS通過(guò)掃描的方式與各臺(tái)RTU設(shè)備進(jìn)行單臺(tái)通信，這樣系統(tǒng)中的CMS與RTU的通信方式就成為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式。整個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)的通信就成為若干個(gè)點(diǎn)對(duì)

10、點(diǎn)通信的組合。程序采用C51單片機(jī)語(yǔ)言編寫，其主控程序流程圖如圖4、圖5所示。2.打包與解包協(xié)議將主要數(shù)據(jù)分割成一定格式的數(shù)據(jù)并增加一些額外的信息(用于糾錯(cuò))這個(gè)過(guò)程叫打包在接收端協(xié)議去掉這些額外信息只留下初始信息這個(gè)過(guò)程叫解包.下面是一段打包程序:#defineMRTUC_DATAPOLL0xE1定義包類型為數(shù)據(jù)包#defineMRTUC_DATAPOLLRESPONSE0xE2定義包類型為應(yīng)答數(shù)據(jù)包#defineMRTUC_ACTI

11、VATE0xF1定義包類型為請(qǐng)求握手包#defineMRTUC_ACTIVATEREQUEST0xF2定義包類型為應(yīng)答握手包#defineE$HostID0x11定義目標(biāo)主機(jī)地址voidSCI_Putc(unsigneddata)；通過(guò)SCI輸出數(shù)據(jù)函數(shù)voidSCI_Puts(unsignedstrunsignedlength)輸出多數(shù)據(jù)函數(shù)while(length!=0)SCI_Putc(str)通過(guò)SCI發(fā)送數(shù)據(jù)Lengthvoi