【正文】 發(fā)表。 源 MAC 地址：源設備的 MAC 地址，與源網(wǎng)絡地址相對應。下面對本協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)進行詳細的定義。每個幀都包含有具體的信息，包括地址信息，幀類型，數(shù)據(jù)長度等信息。如果此時有多個設備同時收到組網(wǎng)信息，且退避時間也一樣，偵聽信道的結(jié)果也是一樣，網(wǎng)絡處于閑狀態(tài)，所以造成多個設備同時向主設備發(fā)出發(fā)送請求信息，主機此時有兩種情況，一種是兩個信息完全干擾，主機接收不到信息，一種是只接收到其中一個數(shù)據(jù)包；針對前面一種情況，從設 備只有在下一請求發(fā)送周期重新發(fā)送該信息，也就是退避之后重新發(fā)送信息，這就需要沖突的設備退避之后能夠保證其中一個設備優(yōu)先發(fā)送。 本文協(xié)議的組網(wǎng)過程、數(shù)據(jù)傳送、網(wǎng)絡號請求都是采用四次握手的方式，首先是熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設計 22 發(fā)送請求發(fā)送幀，在獲得網(wǎng)絡主設備的響應應答幀之后，才會發(fā)出相應的請求操作。在接收端，鏈路層負責接收物理層提交的數(shù)據(jù)，解包出來后進行相關(guān)的處理；在發(fā)送端，鏈路層接收應用層的數(shù)據(jù)，封裝后送往物理層。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 21 第 4 章 無線通信協(xié)議 方案 一個網(wǎng)絡的建立，硬件正確而穩(wěn)定的 工作離不開通信協(xié)議的支持，協(xié)議就是指一些規(guī)則，簡單的說是為了能相互理解，必須用同一種語言說話，在簡單的數(shù)據(jù)傳輸中，通信只朝一個方向進行，從發(fā)射端到接收端，通信可能在發(fā)射端和接收端之間受到外界的干擾而使數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤，因此需要協(xié)議來保證接收端能正確接收到從發(fā)射端來的數(shù)據(jù)，并確定所接收數(shù)據(jù)是否是實際數(shù)據(jù)，以及整個通信過程。在本論文中提到的情況也是屬于這種情況，顯示模塊大多時間是不需要進行處理，而無線收發(fā)模塊大多都處在工作之中，但是由于協(xié)議的運行期間相對來說比較長，所以在設計中采用的使用標志位的方式，來構(gòu)造一個前后臺系統(tǒng)，主循環(huán)中，通過判斷各種標志位來 執(zhí)行相應的外圍操作。 AT89C52 是 Atmel 公司的一款 52 系列的單片機，完全兼容 51 指令集，三級加密程序存儲器， 3 個 16 位定時器， 8 個中斷源等 。 單片機 P0 口接顯示模塊的數(shù)據(jù)口 DB7~DB0，由單片機的 和 來控制其中操作。 本文設計中 ,液晶方式的顯示是用于信息中心 ,為了有一個好的 界面 ,使用了 0xC52020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 19 指令在液晶顯示屏上畫出了一個方框 ,顯示的內(nèi)容還是包括漢字、數(shù)字和 ASCII 碼，其中一個漢字的顯示是用兩個字節(jié)的漢字內(nèi)碼來表示，數(shù)字也是采用 ASCII 碼來表示的。 熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設計 18 (1) 任意點畫線： 0xC5(表 ) 表 任意點畫線指令 第一字節(jié)為命令字節(jié)，所有的顯示模式操作都以命令字節(jié)開始，由于該液晶模塊是 64*128，所以起始點行坐標的范圍為 0~63，起始點列坐標范圍為 0~127，后面三個字節(jié)為所要進行的畫線類型和長度的選擇。 光標顯示、反白、復位，對比度調(diào)節(jié)等功能。 標準的用戶硬件接口采用 REQ/BUSY握手通訊協(xié)議，簡單可靠。 HB12864M2顯示模塊 HB12864M2 模塊是一種字符型液晶， 它的中心顯示芯片為 YA5158A，是一種中文顯示芯片，提供有位點陣和字節(jié)點陣兩種圖形顯示方式，可在指定的屏幕位置上以點為單位或以字節(jié)為單位 (橫向 )進行圖形顯示操作，完全兼容一般的點陣圖形液晶顯示模塊 的功能。 模塊與 AT89C52接口電路 由于本文設計中 A7012C 只采用其基本的通信功能，設計所采用的成品模塊也只具有 其中的通信功能，所以必要的外圍電路也已經(jīng)組合在整個無線模塊上。 表 模 式寄存器 實際工作中，對于模塊的設置還有更多的 參數(shù)，并且部分之間存在聯(lián)系，所以對熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設計 16 參數(shù)的設置不能是模塊的工作方式存在矛盾的情況；另外比較重要的就是通信的兩模塊或者多模塊之間除了頻率之外的參數(shù)是保持一致的，頻率不同的原因，主要是因為該模塊在設計上有一個中頻的概念，也就是發(fā)送頻率比接收頻率高 100K，所以實際中 RF 頻率的設置必須注意，不能相等。 表 代碼寄存器 (5) 引腳控制寄存器 (Pin Control)： 設置模塊的各引腳功能 ； PCS 為發(fā)送和接收的控制方式，為高時 是 引腳 (TRE,TRS)控制，為低時是寄存器(模式寄存器 )控制； IRQI 為發(fā)送和接收 過程中 的有效信號電平，為高 時是低電平有效，為低時是高電平有效 ,該引腳為多功能輸出引腳； IRQ[1:0]為 IRQI 功能選擇位，文中設置為 00 作為發(fā)送和接受 過程中 的信號。該 RF 頻率的設置需要 PLL1 寄存器的 IP 值 一起得出。 (1) 系統(tǒng)時鐘寄存器 (System Clock)： 設置 SDR 數(shù)據(jù)速率分頻值 (式 )、 GRC 時鐘參考頻率分頻值 (式 )和 CSC 系統(tǒng)時鐘頻率分頻值 (式 )。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 13 模塊功能 特點 A7102C 由于采用了低功耗設計，高接收靈敏度的設計，滿足無線管制的要求，無須使用許可證，因此在低功耗、低成本無線傳輸設備的選用時具有很大的優(yōu)勢。下面詳細 介紹節(jié)點的重要硬件組成部分。 本文設計所體現(xiàn)的網(wǎng)絡由三類節(jié)點組成，分別是信息中心、全功能設備和精簡設備。最后就是介紹了網(wǎng)絡技術(shù)的一些重要的概念 和思想，同樣 按照實際的應用環(huán)境，提出本文設計中所體現(xiàn)的一些基本的思想，如 載波偵聽，網(wǎng)絡拓撲，協(xié)議分層等重要的思想。 本文設計所生成的樹型網(wǎng)絡，主要由信息中心和全功能設備兩者共同完成。若干個星型拓撲連接到一起，可以使通信區(qū)域大幅擴大。但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點是，中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，因為中心系統(tǒng)一旦損壞，整個系統(tǒng)便趨于癱瘓。這種結(jié)構(gòu)便于集中控制，因為端用戶之間的通信必須經(jīng)過中心站。 在這里主要介紹本文設計中所用到的星型拓撲結(jié)構(gòu)和樹型拓撲結(jié)構(gòu)。然而不管是對于 還是 來說，這種方式都增加了額外的負擔，所以 網(wǎng)絡和類似的 Ether 網(wǎng)比較總是在性能上稍遜一籌。 (2)送出數(shù)據(jù)前，先送一段小小的請求傳送報文 (RTS,Request to Send)給目 標端，等待目標端回應 (CTS,Clear to Send)報文后，才開始傳送。鑒于這個差異，在 中對 CSMA/CD 進行了一些調(diào)整，采用了新的協(xié)議 載波偵聽 /沖突避免(CSMA/CA， Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)或者 分布式協(xié)調(diào)功能 (DCF,Distributed Coordination Function)。各層的重要性是必不可少的 ，比如在鏈路層的操 作最后就是調(diào)用物理層的相關(guān)函數(shù)來完成收發(fā)操作 。目前常見的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)有 FDDI、以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和快速以太網(wǎng)等。由此可見，相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，所以現(xiàn)在的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)基本都采用“分層”的思想，這樣能將一個龐大而復雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題來處理 。 本文設計所設計 的通信協(xié)議有些地方 借鑒 于 ZigBee 技術(shù)，主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡的組建上和設備的劃分上，采取這種方式的原 因主要是因為針對實際的應用環(huán)境大多是低速率和低成本的原因。人們借此稱呼一種專注于低功耗、低成本、低復雜度、低速率的短距離無線網(wǎng)絡通信技術(shù) ，在具有上訴特點之外，同時還具有短時延、高容量、高安全、免執(zhí)照頻段等特點。最新的 中，其數(shù)據(jù)峰值可達 10Mb/s。提供了對流業(yè)務的真正意義上的支持，由于對流業(yè)務規(guī)定了高級別的優(yōu)先權(quán)并采用了帶有優(yōu)先權(quán)重發(fā)機制，這樣確保了實時性流業(yè)務的帶寬和低干擾、低誤碼。 規(guī)定了四種物理層傳輸方式 :直接序列擴頻 (DSSS)、跳頻 (FHSS)、紅外方式 (IrDA)和正交頻分 (OFDM)調(diào)制方式。 IrDA 技術(shù)比較成熟，設備體積小，功耗低、所使用的頻譜資源不需申請，很好地解 決了當前頻譜資源匱乏 的問題 ； 此外紅外線 LED 及接收器等組件遠比一般 RF 組件便宜。第三，低功耗與低成本的模塊，藍牙技術(shù)在定義時即以輕、薄、小 為目標，希望能夠?qū)⑺{牙技術(shù)組合在單芯片內(nèi)，達到單芯片低成本、低功率、體積小的目標。藍牙協(xié)議能實現(xiàn)移動電話、掌上電腦、筆記本計算機、相關(guān)外設、家庭 Hub 等眾多設備之間進行信息交換?；祛l器將來自 本地振蕩器，頻率為五的信號 與所需信號相混 (頻率相加或相減 )，得到頻率 fI=fLfS的中頻信號，中頻放大器是中心頻 率固定的頻帶 (帶通 )放大器，它可以進一步濾除無用信號，檢波器的功能是將得到的調(diào)幅信號還原成原信號 (稱為解調(diào) )[3]。在無線通信中，信道就是電磁波傳播的途徑，發(fā)送端用戶通過發(fā)信設備將 消息變?yōu)檫m合于信道傳送的信號，收信設備則把收到的信號還原成信息， 并傳送到接收端用戶。 第六章對本論文進行了 全面 的總結(jié) 和展望 。 第二章 敘述了無線通信技 術(shù)的基本原理 、各種短距離無線技術(shù)的比較、網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 以及 CSMA/CA 等知識。 考慮到 短程無線網(wǎng)絡 具有很多優(yōu)良特性，它的應用領域還有很多，這需要 我們進一步去挖掘。考慮到電磁波的輻射問題，個人局域網(wǎng)通信設備的無線發(fā)射功率應盡量小，這樣無線自組網(wǎng)的多跳通信能力將再次展現(xiàn)它的獨特優(yōu)勢。 通過無線連接遠端的設備、傳感節(jié)點和激勵器，無線自組網(wǎng)可以方便地用于分布式控制，特別適合于調(diào)度和協(xié)調(diào)遠端設備的工作，減少分布式控制系統(tǒng)的維護和重配置成本。 (4)臨時場合 。此外當刑警或消防隊員緊急執(zhí)行任務時，可以通過無線自組網(wǎng)來保障通信指揮的順利進行。同 樣對于各種工業(yè)或者工程環(huán)境，需要在許多不同地點安裝檢測點，這時短 距離的無線網(wǎng)絡便是最好的選擇。對于很多應用場合來說傳感器網(wǎng)絡只能使用無線通信技術(shù)，并且傳感器的發(fā)射功率很小。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 3 短距離無線網(wǎng)絡 可以快速部署 于范圍較小 ，不需要固定基礎設施的支持，能夠在不能或不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎設施的情況下提供一種通信支撐平臺，從而拓寬了移動通信網(wǎng)絡的應用場合，它可以作為獨立的系統(tǒng)運行，也可以作為子網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)(Inter)上，可用于國防戰(zhàn)備、搶險救災、應對突發(fā) 事件、教學、會議、無線群體多媒體應用、個人通信等無法得到有線 網(wǎng)絡支持或只是臨時需要通信的環(huán)境。 (4)應用范圍廣。 (2)接口故障少。 課題研究的意義 無線組網(wǎng)技術(shù)是一種新興的信息獲取技術(shù)和管理技術(shù)，無線通 信將幫助我們更有效地使用資源，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)力。典型應用包括射頻身份識別（ RFID）系統(tǒng)、無線 局域網(wǎng)、無線條碼閱讀器、無線安全系統(tǒng)等。長距離無線通訊系統(tǒng)， 廣泛應用于軍事、交通、電臺、石油勘探等領域。而 ISM 頻帶在歐洲所分配到的頻率為 433MHz、 868MHz、。對于無線系統(tǒng)來說，是以天線為載體發(fā)送接收無線電波來實現(xiàn)信息地正確發(fā)送和接收，發(fā)射時，把高頻電流轉(zhuǎn)化為電波；接收時，把電波轉(zhuǎn)換為高頻電流。每個網(wǎng)絡都是由不同的要素（軟件與硬件）所組成的系統(tǒng)。 然而 ，這十年中，不僅在于單臺計算機本身技術(shù)的發(fā)展，更在于連接多臺計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展。從設備接入網(wǎng)絡由主設備控制，從設備 數(shù)據(jù) 傳送的終點 是 網(wǎng)絡 信息 中心 ； 協(xié)議 采用 全功能設備的 數(shù)據(jù) 中轉(zhuǎn) 機制 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)。 本文論述了無線通信的工作原理 ，以及無線通信芯片 A7102C 和 載波偵聽（ CSMA） 的工作原理 。本文介紹 基于 A7102C 無線 ISM 模塊的 短距離無線 通信 網(wǎng)設計。 由于 網(wǎng)絡 由多個無線終端節(jié)點組成，為協(xié)調(diào)各從 節(jié)點與 信息中心的通信 ， 本文設計了一個無線通信協(xié)議，該協(xié)議由物理層、鏈路層和應用層組成。 wireless chip A7102C and carrier sense multiple accesses (CSMA). The hardware of a work terminal node is posed of single chip micyoco (SCM) AT89C52, wireless module A7102C and basic device external. For work information center, it has other HB12864M2 display device, the display for processing data. Network node is divided into 3 categories, Respectively, Network information center which has collection of information, Full function device which has the function of establishing work, Prune function device which has only wireless munication. As the work is posed of many work terminal nodes, it needs to coordinate munication of other devices, this paper designs a protocol of wireless munication. The protocol is posed of ph