【正文】 終端節(jié)點(diǎn)必須隨機(jī)退避一段時(shí)間之后，再偵聽(tīng)信道以判斷是否發(fā)送數(shù)據(jù) 。由于這一特點(diǎn)，也帶來(lái)了易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn)。樹(shù)型結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)需要多個(gè)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：首先，樹(shù)型結(jié)構(gòu)必須提供動(dòng)態(tài)地址分配機(jī)制；其次樹(shù)型結(jié)構(gòu)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須根據(jù)信息的發(fā)送者和接收者做出一個(gè)最簡(jiǎn)單的路由選擇，保證信息向前發(fā)送；最后，樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)必須提供可配置的范圍樹(shù)型，以此表明網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有多少資源支持樹(shù)型結(jié)構(gòu)。 在此基礎(chǔ)上，為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組建搭配一個(gè)完整的硬件環(huán)境，接下來(lái)的一章就全面介紹節(jié)點(diǎn)的各個(gè)硬件組成部分。 A7102C無(wú)線 收發(fā) 模塊 A7102C 是 臺(tái)灣笙科 (AMICCOM)推出的一款工作 用于無(wú)線 315/433/868/915MHz的單片 CMOS 無(wú)線收發(fā) IC 芯片， 采用 32 腳的 QFN 封裝，采用模擬 SPI 接口數(shù)據(jù)傳送方式。寄存器詳細(xì)信息如表 所示。寄存器詳細(xì)信息如表 所示。無(wú)線模塊采用 FIFO4 線模式 ,所以微處理器通過(guò)控制 SCS、 CKS、 SDIO、 IRQ 四條線，就可以控制其中的工作方式 和收發(fā)狀態(tài)。 模塊 主要特色 和功能描述 HB12864M2 中文液晶顯示模塊主要特色如下： (1) 電源電壓范圍： ~ ； (2) 提供 8 位并行或者串行的數(shù)據(jù)操作； (3) 自動(dòng)電源啟動(dòng)復(fù)位功能； (4) 內(nèi)建震蕩器由外部電阻調(diào)整； (5) 繪圖及文字 畫(huà)面混合顯示功能； (6) 軟件控制背光開(kāi)啟及閉合； (7) 低功率省電設(shè)計(jì) (微安級(jí) )； (8) 提供多功能指令及各種中西文字庫(kù) ； (9) LED 背光 ； HB12864M2 中文液晶顯示模塊功能如下： (1) GB2312 16*16 點(diǎn)陣國(guó)標(biāo)一、二級(jí)簡(jiǎn)體漢字，共計(jì) 8192 個(gè)漢字； (2) 8*8， 8*16， 5*7 點(diǎn)陣標(biāo)準(zhǔn) ASCII 字符； (3) 3*5 點(diǎn)陣數(shù)字及大寫(xiě)字母， 6*12 和 9*16 粗體數(shù)字點(diǎn)陣。 (2) 設(shè)置光標(biāo)位置： 0xE4(表 ) 表 光標(biāo)位置指令 該指令操作數(shù)比較少，一般用于光標(biāo)處的顯示 ， 同 樣在設(shè)置位置時(shí)，注意行列坐標(biāo)的范圍不能操作其最大值。 圖 單片機(jī)與 HB12864M2 接口圖 微處理器 AT89C52 微處理器在系統(tǒng)中控制著各個(gè)部件，使個(gè)各部件協(xié)調(diào)、有序的工作。 本章小 結(jié) 本章主要介紹了網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)的硬件環(huán)境，節(jié)點(diǎn)所使用的比較重要的除單片機(jī)之外的外圍設(shè)備，對(duì)于精簡(jiǎn)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，由無(wú)線模塊、單片機(jī)和其他外圍電路組成，通信的結(jié)果是通過(guò)該節(jié)點(diǎn)的 LED 燈來(lái)表達(dá)，也可以通過(guò)主信息中心的顯示模塊來(lái)判斷通信情況。網(wǎng)絡(luò)的組建主要由鏈路層完成，不經(jīng)過(guò)上層協(xié)議。針對(duì)第二種情況，主機(jī)處理該數(shù)據(jù)包之后會(huì)發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)答信息，也就是能夠?yàn)槠渲幸粋€(gè)從設(shè)備分配網(wǎng)絡(luò)地址，而另外的從設(shè)備需在下一請(qǐng)求周期，從新發(fā)出請(qǐng)求發(fā)送信息，直到獲得網(wǎng)絡(luò)地址為止。一個(gè)完整 的幀結(jié)構(gòu)如表 所示。 源網(wǎng)絡(luò)地址：源設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址，有兩種情況，此設(shè)備在沒(méi)有分配到網(wǎng)絡(luò)地址時(shí)，默認(rèn)該地址值為 0xFF；分配到網(wǎng)絡(luò)地址之后，為此地址值。對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)表，每一條信息也包含兩個(gè)數(shù)據(jù)，第一個(gè)數(shù)據(jù)為目的網(wǎng)絡(luò)地址，第二個(gè)數(shù)據(jù)為經(jīng)過(guò)目的網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)地址，對(duì)應(yīng)于 MAC 表，轉(zhuǎn)發(fā)表初始化也有一條信息 (0xFF,0xFF)。該幀是在網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備發(fā)出組網(wǎng)幀之后，從設(shè)備進(jìn)入的地址請(qǐng)求過(guò)程。從設(shè)備收到該幀之后，確定數(shù)據(jù)的傳送過(guò)程完成，從而進(jìn)行后續(xù)的其他操作，主要是復(fù)位信道。 針對(duì)以上情況，網(wǎng)絡(luò)通信需要進(jìn)行的操作有組網(wǎng) (地址請(qǐng)求 )、數(shù)據(jù)傳送、網(wǎng)絡(luò)號(hào)請(qǐng)求；且數(shù)據(jù)傳送 和網(wǎng)絡(luò)號(hào)請(qǐng)求過(guò)程 還會(huì)有中轉(zhuǎn)的處理。 圖 發(fā)送 流程 發(fā)送函數(shù)實(shí)際編程如下： void send_func() //發(fā)送功能函數(shù) { uchar i=0。 } if(i5) //信道空閑，進(jìn)入發(fā)送過(guò)程 { A7102_Fifo_Write(amp。 圖 主設(shè)備接收流程 對(duì)于從設(shè)備的接收過(guò)程，也是采取上述主設(shè)備的過(guò)程， 當(dāng) 目的 MAC 不匹配時(shí)，從設(shè)備需要根據(jù)幀類型作 不一樣 的處理，具體處理如圖 所示。rx_buff)。 從設(shè)備的后臺(tái)接收流程如圖 所示。 if(temp1==0x00) //硬件 CRC 校驗(yàn) { if(rx_buff[0]==addr_s_mac) //發(fā)往本機(jī)的幀 { package_out_mac()。主設(shè)備后臺(tái)接收處理 流 程如圖 所示。 led_red=~led_red。 //載波偵聽(tīng) while(carrier_flag)//信道忙 ,退避之后繼續(xù)載波偵聽(tīng) { tuibi()。 發(fā)送流程： 根據(jù)無(wú)線模塊的硬件特征，本文協(xié)議采用查詢的方式來(lái)完成發(fā)送過(guò)程。如果是間接的與其通信，從設(shè)備還需要寫(xiě)另外一條的轉(zhuǎn)發(fā)信息進(jìn)轉(zhuǎn)發(fā)表，即目的網(wǎng)絡(luò)地址是網(wǎng)絡(luò)信息中心 (0x00)，下一跳地址是與該從設(shè)備直接通信的主設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址。主要分兩種情況，從設(shè)備處于主信息中心的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，直接與其建立通信。其次，設(shè)備之間的通信采用四次握手 協(xié)議，在協(xié)議中每一次傳送過(guò)程都是以請(qǐng)求發(fā)送幀開(kāi)始，以應(yīng)答幀結(jié)束； 復(fù)位信道 幀和組網(wǎng)幀除外。 鏈路層除了對(duì)控制信息的處理之外，那就是對(duì)地址信息的處理。 目的網(wǎng)絡(luò)地址：目的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址，指該數(shù)據(jù)幀發(fā)往的目的地。本協(xié)議采用2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 兩級(jí)地址， MAC 地址和網(wǎng)絡(luò)地址， MAC 地址是每一設(shè)備都具有的唯一硬件地址，網(wǎng)絡(luò)地址是接入網(wǎng)絡(luò)之后分配到的地址。協(xié)議中，組網(wǎng)過(guò)程只是在從設(shè)備沒(méi)有有效網(wǎng)絡(luò)地址之前才出現(xiàn)該情況；而數(shù)據(jù)傳送則是在設(shè)備具有有效網(wǎng)絡(luò)地址之后才該傳送過(guò)程，節(jié)點(diǎn)間的通信方式如圖 所示。 協(xié)議層次結(jié)構(gòu) 和通信 方式 本文協(xié)議 采用了“分層”的思想，將整個(gè)組 網(wǎng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為若干個(gè)較小的模塊來(lái)處理；按照網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)以及本文 主要針對(duì)的應(yīng)用環(huán)境 (數(shù)據(jù)采集 )，且基于給定的硬件設(shè)備情況 (A7102C),本 協(xié)議分為三層，物理層、鏈路層和應(yīng)用層，如圖 所示。 在實(shí)際使用中，單片機(jī)需要利用必要的外圍電路才能夠正常的工作，也就是單片機(jī)的最小系統(tǒng)，包括時(shí)鐘源電路，復(fù)位電路等。在實(shí)際使用中，對(duì)每一次的顯示之前對(duì)其都進(jìn)行清屏操作，以免引起與上一次的顯示內(nèi)容相重疊，造成錯(cuò)誤。 本文設(shè)計(jì)中信息中心的顯示包括漢字、 ASCII 碼和數(shù)字，屬于復(fù)合顯示方式 ； 數(shù)據(jù) 操作方式上，采用并行傳輸與單片機(jī)連接，采用簡(jiǎn)單的 REQ/BUSY 通訊方式 ；另外硬件電路中，也采用硬件復(fù)位方式。 模塊本身已自帶 智能 程式 ，上電后，即可自動(dòng)復(fù)位并進(jìn)行初始化設(shè)置，2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 方便用戶使用。 本文設(shè)計(jì)中發(fā)送的頻率設(shè)置為 ， 接收頻率設(shè)置為 。 寄存器詳細(xì)如表 和表 所示。 A7102C 芯片具有如下功能特點(diǎn)： (1)A7102C 芯片具有多工作頻率的通道選擇； (2)可編程的 RF 輸出功率，最高可達(dá) 15dBm； (3)低功耗，輸出功率為 0dBm 時(shí)，接收電流為 13mA,發(fā)送電流為 20mA； (4)供應(yīng)電源 電壓 范圍： ~ ； (5)可編程的數(shù)據(jù)速率選擇，最高可達(dá) 150Kbps； (6)沒(méi)有外部的表面聲波濾 波器； (7)可編程選擇的 RTC 功能； (8)具有片上 8 位 AD 轉(zhuǎn) 換； (9)片上集成溫度傳感器； (10)具有可編程選擇的 FEC/CRC 數(shù)據(jù)加密 、校驗(yàn) 功能； (11)可編程選擇的 Manchester 數(shù)據(jù)編碼； (12)64 字節(jié)的發(fā)送 /接收 FIFO 緩存，最大可擴(kuò)展到 256 個(gè)字節(jié)； A7102C 芯片引腳如圖 所示： 圖 A7102C 引腳圖 本文設(shè)計(jì)所采用的是無(wú)線收發(fā)模塊 只具有無(wú)線收發(fā)功能，對(duì)于芯片提供的一些其他功能本文設(shè)計(jì)中沒(méi)有利用到，所以實(shí)際的模塊只是利用了其中的通信部分功能，對(duì)熊川：基于 A7102C 的短距離無(wú)線通信網(wǎng)設(shè)計(jì) 14 于必要的外圍電路 ，主要是晶振和濾波電路，晶振采用 ， 這決定了該芯片的一些參數(shù)設(shè)置 ,包括內(nèi)部時(shí)鐘寄存器、頻率寄存器等的設(shè)置。 整個(gè)的網(wǎng)絡(luò)首先是由信息中心發(fā)起的，其他節(jié)點(diǎn)在得到有效網(wǎng)絡(luò)地址之后，再根據(jù)該地址判斷是否屬于 全功能設(shè)備，然后由全功能設(shè)備發(fā)起組網(wǎng)，這樣一級(jí)一級(jí) 向外擴(kuò)展，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。上電初，是由網(wǎng)絡(luò)信息中心發(fā)出組網(wǎng)幀之后，其他可與信息中心通信的終端節(jié)點(diǎn)獲得網(wǎng)絡(luò)地址之后，如該地址具有組網(wǎng)功能 (全功能設(shè)備 )，就可以由該設(shè)備發(fā)出組網(wǎng)幀，以組成下一級(jí)的星型網(wǎng)絡(luò)，這樣 逐 級(jí) 向外擴(kuò)展，最后 數(shù)據(jù) 的中轉(zhuǎn)都是由全功能設(shè)備來(lái)完成，這樣就形成一個(gè)樹(shù)型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對(duì)此中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份，以提高系統(tǒng)的可靠性。 星型結(jié)構(gòu) 星型結(jié)構(gòu) (圖 )是最古老的一種連接方式，大家每天都使用的電話屬于這種結(jié)構(gòu)。 利用 RTSCTS 握手(handshake)程序，確保接下來(lái)傳送資料時(shí)，不會(huì)被碰撞。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 CSMA/CA 無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 的 MAC 和 協(xié)議的 MAC 非常相似，都是在一個(gè)共享媒體之上支持多個(gè)用戶共享資源，由發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)前先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的可用性。 開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型 OSI 用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳送層、對(duì)話層、表示層和應(yīng)用層七個(gè)層次描述網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)， 結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。它主要應(yīng)用在距離短、低功 耗且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間，典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)。 HomeRF 工作在 頻段，它采用數(shù)字調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)，速率為 50 跳 /s，共有 75 個(gè)帶寬為 1MHz 的跳頻信道。同時(shí)由于 Inter 的迅猛發(fā)展和圖形文件的增多， IrDA 的高速率傳輸優(yōu)勢(shì)在掃描儀和數(shù)碼相機(jī)等圖形處理設(shè)備中更可發(fā)揮長(zhǎng)處。 藍(lán)牙技術(shù)具有如下的特點(diǎn) ： 第一，可同時(shí)發(fā)送語(yǔ)音與數(shù)據(jù)，藍(lán)牙技術(shù)定義了電路交換與包交換的數(shù)據(jù)傳輸類型，能夠同時(shí)支持語(yǔ)音與數(shù)據(jù)信息的傳輸。其原理圖如圖 所示。 第三章詳細(xì)敘述了網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案以及硬件組成，并介紹了各元件的規(guī)格參數(shù)和編程重點(diǎn)。 熊川：基于 A7102C 的短距離無(wú)線通信網(wǎng)設(shè)計(jì) 4 (7)商業(yè)應(yīng)用 。 無(wú)線自組網(wǎng)的快速、簡(jiǎn)單組網(wǎng)能力使得它可以用于臨時(shí)場(chǎng)合的通信。 (2)緊急和突發(fā)場(chǎng)合 。毫無(wú)疑問(wèn)，在不久的將來(lái)， 短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 將 全面進(jìn) 入人們的工作和生活。大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)故障都發(fā)生在接口處，無(wú)線系統(tǒng)顯著地降低了接口故障的發(fā)生率。同時(shí)，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，以太網(wǎng)是一種采用 CSMA/CD 訪問(wèn)機(jī)制，基于總線型的局域網(wǎng)，以其高度靈活、相對(duì)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)等顯著特點(diǎn)，成為當(dāng)前最重要、最廣泛采用的局域網(wǎng)技術(shù)。 無(wú)線通信系統(tǒng)可分為長(zhǎng)距離無(wú)線通信系統(tǒng)和短距離無(wú)線通信系統(tǒng)。一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常由三個(gè)部分組成： 1) 可以共享的網(wǎng)絡(luò)資源 網(wǎng)絡(luò)服務(wù) ， 2) 提供網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐ǖ?， 3) 保證通信 的規(guī)則 協(xié)議。 文中所介紹的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)信息中心的通信網(wǎng)建立， 從設(shè)備能夠 根據(jù)分配的 網(wǎng)絡(luò) 地址 與網(wǎng)絡(luò)信息中心 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。目 錄 中文摘要 .................................................................. I 英文摘要 ................................................................. II 第 1 章 緒 論 .............................................................. 1 課題研究背景 ...................................................... 1 課題研究的意義 .................................................... 2 課題研究的主要內(nèi)容 ................................................ 4 第 2 章 無(wú)線通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基本理論 ......................................... 5 無(wú)線通信技術(shù)基本原理 .............................................. 5 短距離無(wú)線通信技術(shù) ................................................ 6 網(wǎng)絡(luò)體系 結(jié)構(gòu) ...................................................... 8 CSMA/CA ........................................................... 9 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ..................................................... 10 星型結(jié)構(gòu) ................................................... 10 樹(shù)型結(jié)構(gòu) ................................................... 11 本章小結(jié) ...............