【正文】 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。 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。 光標顯示、反白、復位，對比度調(diào)節(jié)等功能。 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。 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 。 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。 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。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。 源 MAC 地址：源設備的 MAC 地址，與源網(wǎng)絡地址相對應。 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，一個數(shù)據(jù)幀最大能攜帶 8 個字節(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應于這兩個過程。 數(shù)據(jù)幀 (0x04)：此幀是由從設備發(fā)出的，主要是應用層下來的數(shù)據(jù)，需要傳送給網(wǎng)絡信息中心，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，從設備可以根據(jù)該幀，確定父節(jié)點的相關(guān)信息，包括 MAC 地址和網(wǎng)絡地址，同時將該信息寫入對應的信息列表；另外還可以判斷該從設備是直接與網(wǎng)絡信息中心通信還是間接的通信。 發(fā)送和接收流程 無線模塊的各項參數(shù)和工作方式在上電之后，由微處理器進行協(xié)調(diào)和控制；由于本文軟件方案采用前后臺系統(tǒng)的思想，所以微處理器基本都是通過判斷各標志位來判斷進行何種操作；發(fā)送和接收過程也是采用標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)實際編程如下： 以上操作只是針對于中斷接收的處理，還需要進一步的處理才能完成整個接收過程，因為本文實際編程實現(xiàn)采用了前后臺操作的思想，以上中斷接收過程就相當于一個前臺的處理，根據(jù)響應的信息置響應的標志位，然后退出中斷之后，主函數(shù)就根據(jù)相應 的標志類型位來作進一步 處理，也就是后 臺的處理。 A7102_Register_Read(Reg_ModeControl))8。 圖 從設備后臺接收流程 從設備的接收后臺處理同樣根據(jù)接收標志位。 //寫入接收緩存 A7102_Register_Write(Reg_ModeControl,0x00d0)。 圖 從設備接收 流 程 (目的 MAC 不匹配 ) 熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設計 28 對于從設備的接收過程，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用層，依賴于下層物理層，本協(xié)議的重點是對鏈路層及以下的處理，所以下面詳細介紹鏈路層針對下層的處理過程。 復位信道幀 (0x10)：告訴網(wǎng)絡中其他從設備上一次的通信已經(jīng)完成，信道進入閑狀態(tài)，其他從設備收到該幀之后，改變其信道狀態(tài)位，從而可以進行后續(xù)的發(fā)送操作。 地址應答幀 (0x03)： 此幀是由網(wǎng)絡主設備發(fā)出，前提是在收到從設備發(fā)出的地址請求幀之后，主設備作出的應答。實際編程中，兩個數(shù)據(jù)表都是通過二維數(shù)組來實現(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，具體請參照下一節(jié)。 表 16 字節(jié) 幀結(jié)構(gòu) 目的 MAC 地址：目的設備的 MAC 地址，由幀結(jié)構(gòu)當中的目的網(wǎng)絡地址或者轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡地址確定，此地址是唯一的。其他的從設備在收到該設備發(fā)出的請求發(fā)送信息之后，會將信道標志位置為忙狀態(tài)，利用這個標志位就可以控制其發(fā)送數(shù)據(jù)包的過程，從而達到降低信道沖突的可能性。 應用層 為協(xié)議的最高層，主要是最后數(shù)據(jù) 應用 處理； 實際數(shù)據(jù)送往鏈路層，經(jīng)過物理層傳送到網(wǎng)絡中。其中較為詳細的介紹了各模塊的各項參數(shù)，編程中需要詳細了解的一些指令或者寄存器等?？梢哉f，微處理器是進行數(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)容超過模塊當中的一行，也既是列坐標超過 127 之后，模塊會自動跳到下一個字符顯示的位置繼續(xù)顯示，這在實際當中使用需注意與其他顯示的字符重疊 情況 ，導致顯示錯誤。 (4) 漢字、 ASCII 碼、點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)：設置模塊的工作方式； FMT 為 FIFO 模式測試位，為高時是 測試模式，為低時是正常模式； FMS 為模式選擇位，為高時是 FIFO 模式，為低時是直接模式； CER 為芯片使能位，為高時芯片使能； 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)時鐘寄存器 (2) 鎖相環(huán)寄存器 1(PLL1)： 設置 RF 參考計數(shù)器 (式 )。通信 方式為半雙工方式，不能同時進行收發(fā)操作，實際工作頻率采用其中的一個頻段，所以為單信道的通信線路，實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)設計 12 第 3 章 節(jié)點系統(tǒng)設計方案 系統(tǒng)整體架構(gòu) 一個完整的系統(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)點是成本較低、覆蓋范圍較大，缺點是動態(tài)環(huán)境適應性差，同時若任何一個節(jié)點的中斷和鼓掌將會導致部分節(jié)點脫離網(wǎng)絡。端用戶設備因為故障而停機時也不會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)設計 10 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設備的物理布局，就是用什么方式把網(wǎng)絡中的 終端 設備連接起來。 CSMA/CA 協(xié)議的工作流程分為 以下 兩個 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 段時間后，再等待一段隨機的時間后依然沒有人使用，才送出數(shù)據(jù)。 圖 典型網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu) 本文設計同樣也采用了分層的結(jié)構(gòu)，由于主要應用于 短距離和低速率的要求，所以協(xié)議主要由物理層、鏈路層和應用層組成。 熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設計 8 網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu) 是 網(wǎng)絡的各層及其協(xié)議的集合，是 通信系統(tǒng)的整體設計，它為網(wǎng)絡硬件、軟件、協(xié)議、存取控制和拓撲提供標準 [1]。它出現(xiàn)的時間較短，2020 年底才由 ZigBee 聯(lián)盟發(fā)布了 版本規(guī)范，尚未進入大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)和應用；但是，它的上升勢頭十分明顯，已有 Chip、 Freescale、 CompXs、 Ember 四家公司在 05 年 4 月通過了 ZigBee 聯(lián)盟對其產(chǎn)品所作的測試和兼容性驗證。 HomeRF 主要為家庭網(wǎng)絡設計，旨在降低語音數(shù)據(jù)成本。最后 支持多個藍牙 設備的互相連接， 藍牙技術(shù)是一種 點對多點的通信協(xié)議，在定義上，一個藍牙設備最多可以同時連接另外 7 個藍牙設備，周圍最多可有 255 個等待的藍牙設備 (處于 standby 狀態(tài) )，利用藍牙技術(shù)可將周邊的設備連接起來，形成一個小型的無線通信系統(tǒng)。 藍牙技術(shù) [4]是由移動通信公司與計算機公司聯(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準。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的形式出現(xiàn)。 課題研究的主要內(nèi)容 本文設計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 微處理用于相應的控制操作，軟件實現(xiàn)通信協(xié)議以組成短距離無線通信網(wǎng)絡，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效的傳輸。 (6)個人通信 。 當處于邊遠或野外地區(qū)時，無法依賴固定或預設的網(wǎng) 絡設施進行通信。這種網(wǎng)絡具有非常廣闊的應用前景。 (5)系統(tǒng)測試簡便。無線系統(tǒng) [2]與有線系統(tǒng)相比在以下五個方面具有優(yōu)勢： (1)低成本。短距離無線通信系統(tǒng)，是隨著數(shù)字通信和計算機技術(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)設計 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。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，同時也規(guī)定了一些無須許可的免費頻帶，也稱 ISM 頻帶，以滿足不同的需要。網(wǎng)絡技術(shù)，是現(xiàn)代計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 按功能劃分，網(wǎng)絡節(jié)點的類型分為 3 種，分別是具有信息收集的網(wǎng)絡信息中心、具有下一級組網(wǎng)的 全功能設備以及只具有信息收發(fā)的精簡設備。 網(wǎng)絡 終端 節(jié)點硬件組成 由單片機 AT89C5 無線模塊 A7012C和一些 基本的 外圍器件 組成，對于網(wǎng)絡信息 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)絡技術(shù)是指采取一定的通信協(xié)議，將分布在不同地點上的多個獨立計算機系統(tǒng)，通過互聯(lián)通道（即通信線路）聯(lián)接在一起，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務共享的計算機技術(shù)。依據(jù)頻譜不同，各國的無線電管理機構(gòu)都對 RF 頻道的使用進行了相應的管理。但長距離無線通訊系統(tǒng)的最大特點是通訊距離一般在幾十米到幾千公里，但大部分需要申請固定的無線頻道，需要交納使用費用。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)應用于傳感器，可以使傳感器避免附有大量的傳輸線，移動方便，同時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)組成一個網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)傳感器之間和 主 控制中心之間的通信。 (3)偏遠野外地區(qū) 。無線自組網(wǎng)還可以用于在自動高速公路系統(tǒng)(AHS)中協(xié)調(diào)和控制車輛，對工業(yè)處理過程進行遠程控制等。比如它可以用來擴展現(xiàn)有蜂窩移動通信系統(tǒng)的覆蓋范圍，實現(xiàn)地鐵和隧道等場合的無線覆蓋，實現(xiàn)汽車和飛機等交通工具之通信，用于輔助教學和構(gòu)建未來的移動無線城域網(wǎng)和自組織廣域網(wǎng)等。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 5 第 2 章 無線通信 和網(wǎng)絡 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)絡有 ： 藍牙網(wǎng) 、 IrDA、 (WLAN)、HomeRF、 ZigBee。第四，可以應用于各種電子設備，根據(jù)藍牙技術(shù)核心規(guī)范的定義，藍牙技術(shù) 幾 以應用到各種移動設備上，如移動電話、無繩電話、 筆記本電腦以及各式各樣的無線數(shù)據(jù)采集設備。目前的 方式采用了直接序列擴頻 (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)絡通信技 術(shù)標準。但是幀結(jié)構(gòu)的定義 有所區(qū)別。從網(wǎng)絡互連的角度看，網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要素是協(xié)議和拓撲。 CSMA/CA 利用 ACK 信號來避免沖突的發(fā)生，也就是說，只有當客戶端收到網(wǎng)絡上返回的 ACK 信號后才確認送出的數(shù)據(jù)已經(jīng)正確到達目的。 本文設計采用了類似于 CSMA/CA 的虛擬 載 波偵聽機制，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，本文設計采用了讀取接收緩存的方式來識別信道是否處于通信狀態(tài)，如果在規(guī)定的時間內(nèi)，能夠正常接收到數(shù)據(jù)幀，則可以認為網(wǎng)絡處于通信狀態(tài)，該