【正文】 16 參數(shù)的設(shè)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?yàn)樵撃K在設(shè)計(jì)上有一個(gè)中頻的概念，也就是發(fā)送頻率比接收頻率高 100K，所以實(shí)際中 RF 頻率的設(shè)置必須注意，不能相等。 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(diǎn)陣和字節(jié)點(diǎn)陣兩種圖形顯示方式，可在指定的屏幕位置上以點(diǎn)為單位或以字節(jié)為單位 (橫向 )進(jìn)行圖形顯示操作，完全兼容一般的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊 的功能。 光標(biāo)顯示、反白、復(fù)位，對(duì)比度調(diào)節(jié)等功能。 本文設(shè)計(jì)中 ,液晶方式的顯示是用于信息中心 ,為了有一個(gè)好的 界面 ,使用了 0xC52020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 指令在液晶顯示屏上畫出了一個(gè)方框 ,顯示的內(nèi)容還是包括漢字、數(shù)字和 ASCII 碼，其中一個(gè)漢字的顯示是用兩個(gè)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。 AT89C52 是 Atmel 公司的一款 52 系列的單片機(jī)，完全兼容 51 指令集，三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器， 3 個(gè) 16 位定時(shí)器， 8 個(gè)中斷源等 。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 4 章 無線通信協(xié)議 方案 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)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(gè)方向進(jìn)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(cuò)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(shí)際數(shù)據(jù)，以及整個(gè)通信過程。 本文協(xié)議的組網(wǎng)過程、數(shù)據(jù)傳送、網(wǎng)絡(luò)號(hào)請(qǐng)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(shè)計(jì) 22 發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送幀，在獲得網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備的響應(yīng)應(yīng)答幀之后，才會(huì)發(fā)出相應(yīng)的請(qǐng)求操作。每個(gè)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。 源 MAC 地址：源設(shè)備的 MAC 地址，與源網(wǎng)絡(luò)地址相對(duì)應(yīng)。 數(shù)據(jù)長度：指示數(shù)據(jù)幀所攜帶的數(shù)據(jù)信息長度，一個(gè)數(shù)據(jù)幀最大能攜帶 8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)信息，所以此值不能超過 8。本協(xié)議主要是涉及兩個(gè)過程，組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳送過程，所以控制信息的編碼定義主要對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)過程。 數(shù)據(jù)幀 (0x04)：此幀是由從設(shè)備發(fā)出的，主要是應(yīng)用層下來的數(shù)據(jù)，需要傳送給網(wǎng)絡(luò)信息中心，也是主要用于數(shù)據(jù)的傳送過程。此幀還包含一些重要的信息，從設(shè)備可以根據(jù)該幀，確定父節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，包括 MAC 地址和網(wǎng)絡(luò)地址，同時(shí)將該信息寫入對(duì)應(yīng)的信息列表；另外還可以判斷該從設(shè)備是直接與網(wǎng)絡(luò)信息中心通信還是間接的通信。 發(fā)送和接收流程 無線模塊的各項(xiàng)參數(shù)和工作方式在上電之后，由微處理器進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制；由于本文軟件方案采用前后臺(tái)系統(tǒng)的思想，所以微處理器基本都是通過判斷各標(biāo)志位來判斷進(jìn)行何種操作；發(fā)送和接收過程也是采用標(biāo)志位的方式來獲得微處理的執(zhí)行操作。 carrier_flag=csma()。 //開啟發(fā)送 while(iSPI_IRQ)。 接收函數(shù)實(shí)際編程如下： 以上操作只是針對(duì)于中斷接收的處理，還需要進(jìn)一步的處理才能完成整個(gè)接收過程，因?yàn)楸疚膶?shí)際編程實(shí)現(xiàn)采用了前后臺(tái)操作的思想，以上中斷接收過程就相當(dāng)于一個(gè)前臺(tái)的處理，根據(jù)響應(yīng)的信息置響應(yīng)的標(biāo)志位，然后退出中斷之后，主函數(shù)就根據(jù)相應(yīng) 的標(biāo)志類型位來作進(jìn)一步 處理，也就是后 臺(tái)的處理。 A7102_Register_Read(Reg_ModeControl))8。 圖 從設(shè)備后臺(tái)接收流程 從設(shè)備的接收后臺(tái)處理同樣根據(jù)接收標(biāo)志位。 //寫入接收緩存 A7102_Register_Write(Reg_ModeControl,0x00d0)。 圖 從設(shè)備接收 流 程 (目的 MAC 不匹配 ) 熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計(jì) 28 對(duì)于從設(shè)備的接收過程，一方面獲得組網(wǎng)信息，另一方面獲得信道狀態(tài)。tx_buff)。EX1=0。鏈路層處理依賴于上層應(yīng)用層，依賴于下層物理層，本協(xié)議的重點(diǎn)是對(duì)鏈路層及以下的處理，所以下面詳細(xì)介紹鏈路層針對(duì)下層的處理過程。 復(fù)位信道幀 (0x10)：告訴網(wǎng)絡(luò)中其他從設(shè)備上一次的通信已經(jīng)完成，信道進(jìn)入閑狀態(tài)，其他從設(shè)備收到該幀之后，改變其信道狀態(tài)位，從而可以進(jìn)行后續(xù)的發(fā)送操作。 地址應(yīng)答幀 (0x03)： 此幀是由網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備發(fā)出，前提是在收到從設(shè)備發(fā)出的地址請(qǐng)求幀之后，主設(shè)備作出的應(yīng)答。實(shí)際編程中，兩個(gè)數(shù)據(jù)表都是通過二維數(shù)組來實(shí)現(xiàn)。 幀類型：數(shù)據(jù)幀的控制信息，主要涉及兩部分的控制信息，組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳送過程中的控制信息，具體請(qǐng)參照下一節(jié)。 表 16 字節(jié) 幀結(jié)構(gòu) 目的 MAC 地址：目的設(shè)備的 MAC 地址，由幀結(jié)構(gòu)當(dāng)中的目的網(wǎng)絡(luò)地址或者轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)地址確定，此地址是唯一的。其他的從設(shè)備在收到該設(shè)備發(fā)出的請(qǐng)求發(fā)送信息之后，會(huì)將信道標(biāo)志位置為忙狀態(tài)，利用這個(gè)標(biāo)志位就可以控制其發(fā)送數(shù)據(jù)包的過程，從而達(dá)到降低信道沖突的可能性。 應(yīng)用層 為協(xié)議的最高層，主要是最后數(shù)據(jù) 應(yīng)用 處理； 實(shí)際數(shù)據(jù)送往鏈路層，經(jīng)過物理層傳送到網(wǎng)絡(luò)中。其中較為詳細(xì)的介紹了各模塊的各項(xiàng)參數(shù)，編程中需要詳細(xì)了解的一些指令或者寄存器等?？梢哉f，微處理器是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的中心，是控制流程的中心，是電路結(jié)構(gòu)的“心臟”。 (3) 光標(biāo)處顯示中文和 8*16ASCII 混合字符串： 0xED(表 ) 表 混合字 符串顯示指令 該指令的長短由 顯示的內(nèi)容決定，但是如果顯示的內(nèi)容超過模塊當(dāng)中的一行，也既是列坐標(biāo)超過 127 之后，模塊會(huì)自動(dòng)跳到下一個(gè)字符顯示的位置繼續(xù)顯示，這在實(shí)際當(dāng)中使用需注意與其他顯示的字符重疊 情況 ，導(dǎo)致顯示錯(cuò)誤。 (4) 漢字、 ASCII 碼、點(diǎn)陣圖形和變化曲線的同屏顯示。模塊與 AT89C52 的接口電路如圖 所示。 表 引腳控制寄存器 (6) 模式寄存器 (Code)：設(shè)置模塊的工作方式； FMT 為 FIFO 模式測試位，為高時(shí)是 測試模式，為低時(shí)是正常模式； FMS 為模式選擇位，為高時(shí)是 FIFO 模式，為低時(shí)是直接模式； CER 為芯片使能位，為高時(shí)芯片使能； TRSR 和 TRER 為寄存器模式下的發(fā)送和接收控制位。 式 () 式 () 式 () 表 系統(tǒng)時(shí)鐘寄存器 (2) 鎖相環(huán)寄存器 1(PLL1)： 設(shè)置 RF 參考計(jì)數(shù)器 (式 )。通信 方式為半雙工方式，不能同時(shí)進(jìn)行收發(fā)操作，實(shí)際工作頻率采用其中的一個(gè)頻段，所以為單信道的通信線路，實(shí)際中需配以必要的外圍電路，包括濾波電路和晶振等。熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計(jì) 12 第 3 章 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)整體架構(gòu) 一個(gè)完整的系統(tǒng)不僅包括硬件資源，同樣也包括軟件資源，并相輔相成、缺一不可。 圖 樹型結(jié)構(gòu) 樹型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是成本較低、覆蓋范圍較大，缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)環(huán)境適應(yīng)性差，同時(shí)若任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的中斷和鼓掌將會(huì)導(dǎo)致部分節(jié)點(diǎn)脫離網(wǎng)絡(luò)。端用戶設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會(huì)影響其它端用戶間的 通信。 熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計(jì) 10 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局，就是用什么方式把網(wǎng)絡(luò)中的 終端 設(shè)備連接起來。 CSMA/CA 協(xié)議的工作流程分為 以下 兩個(gè) 部分 : (1)送出數(shù)據(jù)前，監(jiān)聽媒體狀態(tài)，等沒有人使用媒體，維持一 段時(shí)間后，再等待一段隨機(jī)的時(shí)間后依然沒有人使用，才送出數(shù)據(jù)。 圖 典型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 本文設(shè)計(jì)同樣也采用了分層的結(jié)構(gòu)，由于主要應(yīng)用于 短距離和低速率的要求，所以協(xié)議主要由物理層、鏈路層和應(yīng)用層組成。 熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計(jì) 8 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 是 網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，是 通信系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，它為網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件、協(xié)議、存取控制和拓?fù)涮峁?biāo)準(zhǔn) [1]。它出現(xiàn)的時(shí)間較短，2020 年底才由 ZigBee 聯(lián)盟發(fā)布了 版本規(guī)范，尚未進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用；但是，它的上升勢(shì)頭十分明顯，已有 Chip、 Freescale、 CompXs、 Ember 四家公司在 05 年 4 月通過了 ZigBee 聯(lián)盟對(duì)其產(chǎn)品所作的測試和兼容性驗(yàn)證。 HomeRF 主要為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，旨在降低語音數(shù)據(jù)成本。最后 支持多個(gè)藍(lán)牙 設(shè)備的互相連接， 藍(lán)牙技術(shù)是一種 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信協(xié)議，在定義上，一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備最多可以同時(shí)連接另外 7 個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，周圍最多可有 255 個(gè)等待的藍(lán)牙設(shè)備 (處于 standby 狀態(tài) )，利用藍(lán)牙技術(shù)可將周邊的設(shè)備連接起來，形成一個(gè)小型的無線通信系統(tǒng)。 藍(lán)牙技術(shù) [4]是由移動(dòng)通信公司與計(jì)算機(jī)公司聯(lián)合開發(fā)的傳輸距離約為 10 米 左右的短距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)。所謂信息，就是要傳送的文字、 圖像 、數(shù)據(jù)等，通常它們都是以電信號(hào)的形式出現(xiàn)。 課題研究的主要內(nèi)容 本文設(shè)計(jì)所采用的是笙科公司 ISM 模塊芯片 A7102C 作為 無線數(shù)據(jù)的收發(fā)，配以AT89C52 微處理用于相應(yīng)的控制操作，軟件實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議以組成短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效的傳輸。 (6)個(gè)人通信 。 當(dāng)處于邊遠(yuǎn)或野外地區(qū)時(shí)，無法依賴固定或預(yù)設(shè)的網(wǎng) 絡(luò)設(shè)施進(jìn)行通信。這種網(wǎng)絡(luò)具有非常廣闊的應(yīng)用前景。 (5)系統(tǒng)測試簡便。無線系統(tǒng) [2]與有線系統(tǒng)相比在以下五個(gè)方面具有優(yōu)勢(shì)： (1)低成本。短距離無線通信系統(tǒng)，是隨著數(shù)字通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的，短距離無線通信和長距離無線通信有很多不同之處，主要有無線發(fā)射功率低適合電池供電，一般功率在幾 1mW 到小熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計(jì) 2 于 10mW，通信距離從幾厘米到幾百米， 使用全向天線或 PCB 天線，不受環(huán)境阻隔影響，一般工作在 ISM 頻段等優(yōu)點(diǎn)。而頻道管理最基 本的規(guī)則是無線收發(fā)器的使用需要獲得許可，同時(shí)也規(guī)定了一些無須許可的免費(fèi)頻帶，也稱 ISM 頻帶，以滿足不同的需要。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 按功能劃分，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的類型分為 3 種，分別是具有信息收集的網(wǎng)絡(luò)信息中心、具有下一級(jí)組網(wǎng)的 全功能設(shè)備以及只具有信息收發(fā)的精簡設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò) 終端 節(jié)點(diǎn)硬件組成 由單片機(jī) AT89C5 無線模塊 A7012C和一些 基本的 外圍器件 組成，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)信息 中心還配置了 HB12864M2 的液晶顯示模塊，用于處理數(shù)據(jù)的顯示。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指采取一定的通信協(xié)議，將分布在不同地點(diǎn)上的多個(gè)獨(dú)立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過互聯(lián)通道（即通信線路）聯(lián)接在一起，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務(wù)共享的計(jì)算機(jī)技術(shù)。依據(jù)頻譜不同，各國的無線電管理機(jī)構(gòu)都對(duì) RF 頻道的使用進(jìn)行了相應(yīng)的管理。但長距離無線通訊系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是通訊距離一般在幾十米到幾千公里，但大部分需要申請(qǐng)固定的無線頻道，需要交納使用費(fèi)用。無線系統(tǒng)以電磁波作為傳輸介質(zhì)，避免了有線系統(tǒng)的諸多弊病，同時(shí)在成本、靈活性和使用性上全面超越有線系統(tǒng)。如將無線技術(shù)應(yīng)用于傳感器，可以使傳感器避免附有大量的傳輸線，移動(dòng)方便，同時(shí)也可以減小傳感器的體積。分散的傳感器通過無線自組網(wǎng)技術(shù)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)傳感器之間和 主 控制中心之間的通信。 (3)偏遠(yuǎn)野外地區(qū) 。無線自組網(wǎng)還可以用于在自動(dòng)高速公路系統(tǒng)(AHS)中協(xié)調(diào)和控制車輛，對(duì)工業(yè)處理過程進(jìn)行遠(yuǎn)程控制等。比如它可以用來擴(kuò)展現(xiàn)有蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)地鐵和隧道等場合的無線覆蓋，實(shí)現(xiàn)汽車和飛機(jī)等交通工具之通信，用于輔助教學(xué)和構(gòu)建未來的移動(dòng)無線城域網(wǎng)和自組織廣域網(wǎng)等。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 2 章 無線通信 和網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)基本理論 無線通信技術(shù)基本原理 通信的主要任務(wù)就是傳送信息。 短距離無線通信技術(shù) 目前有代表性的短距離無線網(wǎng)絡(luò)有 ： 藍(lán)牙網(wǎng) 、 IrDA、 (WLAN)、HomeRF、 ZigBee。第四，可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備，根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)核心規(guī)范的定義，藍(lán)牙技術(shù) 幾 以應(yīng)用到各種移動(dòng)設(shè)備上，如移動(dòng)電話、無繩電話、 筆記本電腦以及各式各樣的無線數(shù)據(jù)采集設(shè)備。目前的 方式采用了直接序列擴(kuò)頻 (DSSS)，它所支持的范圍室外為 300 米，辦公環(huán)境中為 100 米。 ZigBee[5]是一種近年來才興起的無線網(wǎng)絡(luò)通信技 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但是幀結(jié)構(gòu)的定義 有所區(qū)別。從網(wǎng)絡(luò)互連的角度看，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要素是協(xié)議和拓?fù)洹? CSMA/CA 利用 ACK 信號(hào)來避免沖突的發(fā)生，也就是說，只有當(dāng)客戶端收到網(wǎng)絡(luò)上返回的 ACK 信號(hào)后才確認(rèn)送出的數(shù)據(jù)已經(jīng)正確到達(dá)目的。 本文設(shè)計(jì)采用了類似于 CSMA/CA 的虛擬 載 波偵聽機(jī)制，功能上只具有偵聽的功能，不具有沖突避免的功能，由于 硬件的原因，本文設(shè)計(jì)采用了讀取接收緩存的方式來識(shí)別信道是否處于通信狀態(tài)，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，能夠正常接收到數(shù)據(jù)幀，則可以認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)處于通信狀態(tài)，該