【正文】 26 過程需要載波偵聽和退避的支持，協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí) ，先偵聽信道，如果信道為忙，就隨機(jī)退避一段時(shí)間之后 (為接收周期的整數(shù)倍 )，再進(jìn)行信道偵聽，查詢信道的情況，如果繼續(xù)為忙，則循環(huán)退避和查詢，直到將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，如果偵聽信道 5 次，信道仍為忙就退出發(fā)送過程，等待下一次的發(fā)送過程。 carrier_flag=csma()。 } } 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 接收流程： 按照前面的介紹，采用 A7102C 的 硬件 CRC 校驗(yàn)，所以無線模塊接收到數(shù)據(jù)包之后，第一項(xiàng) 工作就是判斷該數(shù)據(jù)包的正確性，讀取 A7102C 的模式 寄存器，如果CRC 位為低，則表示 CRC 校驗(yàn)正確，反之則表示發(fā)送過程產(chǎn)生錯(cuò)誤。 圖 主設(shè)備后臺接收 流 程 void receiveInt() interrupt 2 { uchar temp1。 receive_flag=1。由于采用四次握手方式，每一次具體請求都有請求發(fā)送幀和響應(yīng)發(fā)送幀的通信過程，完成之后，才會進(jìn)一步的通信完成具體的請求操作。 A7102_Fifo_Read(amp。主設(shè)備接收流程如圖 所示。 if(i==5)break。發(fā)送流程如圖 所示。 鏈路層工作流程 本文 主要針對數(shù)據(jù)速率較小，且 多用于數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)，大部分的節(jié)點(diǎn)都需要將該節(jié)點(diǎn)采集到 的 數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò) 信息中心進(jìn)行處理。 數(shù)據(jù)應(yīng)答幀 (0x05)：此幀為網(wǎng)絡(luò)信息中心發(fā)出，全功能設(shè)備在處理數(shù)據(jù)傳送時(shí)，2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 只能是作為中轉(zhuǎn)的功能。 地址請求幀 (0x02)：此幀是又從設(shè)備發(fā)出的，從設(shè)備在沒有有效網(wǎng)絡(luò)地址之前，會定時(shí)向網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備此數(shù)據(jù)幀，以獲得一個(gè)有效地址。對于 MAC 表，每一條信息包含兩個(gè)數(shù)據(jù)，第一個(gè)數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)地址，第二個(gè)數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)地址對應(yīng)的 MAC 地址，初始化有一條信息 (0xFF,0xFF)，此信息是在組網(wǎng)過程中需要用到的，因?yàn)樵诮M網(wǎng)過程中，從設(shè)備是利用廣播地址 (0xFF)來處理該 過程。協(xié)議中采用的查詢轉(zhuǎn)發(fā)表來獲得該地址，而該地址信息是在之前的組網(wǎng)過程中就已經(jīng)將其寫入轉(zhuǎn)發(fā)表。下面對本協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的定義。如果此時(shí)有多個(gè)設(shè)備同時(shí)收到組網(wǎng)信息，且退避時(shí)間也一樣，偵聽信道的結(jié)果也是一樣，網(wǎng)絡(luò)處于閑狀態(tài)，所以造成多個(gè)設(shè)備同時(shí)向主設(shè)備發(fā)出發(fā)送請求信息，主機(jī)此時(shí)有兩種情況，一種是兩個(gè)信息完全干擾，主機(jī)接收不到信息，一種是只接收到其中一個(gè)數(shù)據(jù)包；針對前面一種情況，從設(shè) 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(shè)備退避之后能夠保證其中一個(gè)設(shè)備優(yōu)先發(fā)送。在接收端，鏈路層負(fù)責(zé)接收物理層提交的數(shù)據(jù)，解包出來后進(jìn)行相關(guān)的處理；在發(fā)送端，鏈路層接收應(yīng)用層的數(shù)據(jù)，封裝后送往物理層。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(shí)間是不需要進(jìn)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(yùn)行期間相對來說比較長，所以在設(shè)計(jì)中采用的使用標(biāo)志位的方式，來構(gòu)造一個(gè)前后臺系統(tǒng)，主循環(huán)中，通過判斷各種標(biāo)志位來 執(zhí)行相應(yīng)的外圍操作。 單片機(jī) P0 口接顯示模塊的數(shù)據(jù)口 DB7~DB0，由單片機(jī)的 和 來控制其中操作。 熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計(jì) 18 (1) 任意點(diǎn)畫線： 0xC5(表 ) 表 任意點(diǎn)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(diǎn)行坐標(biāo)的范圍為 0~63，起始點(diǎn)列坐標(biāo)范圍為 0~127，后面三個(gè)字節(jié)為所要進(jìn)行的畫線類型和長度的選擇。 標(biāo)準(zhǔn)的用戶硬件接口采用 REQ/BUSY握手通訊協(xié)議，簡單可靠。 模塊與 AT89C52接口電路 由于本文設(shè)計(jì)中 A7012C 只采用其基本的通信功能，設(shè)計(jì)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(gè)無線模塊上。 表 代碼寄存器 (5) 引腳控制寄存器 (Pin Control)： 設(shè)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(shí) 是 引腳 (TRE,TRS)控制，為低時(shí)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(shí)是低電平有效，為低時(shí)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(shè)置為 00 作為發(fā)送和接受 過程中 的信號。 (1) 系統(tǒng)時(shí)鐘寄存器 (System Clock)： 設(shè)置 SDR 數(shù)據(jù)速率分頻值 (式 )、 GRC 時(shí)鐘參考頻率分頻值 (式 )和 CSC 系統(tǒng)時(shí)鐘頻率分頻值 (式 )。下面詳細(xì) 介紹節(jié)點(diǎn)的重要硬件組成部分。最后就是介紹了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一些重要的概念 和思想，同樣 按照實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境，提出本文設(shè)計(jì)中所體現(xiàn)的一些基本的思想，如 載波偵聽，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，協(xié)議分層等重要的思想。若干個(gè)星型拓?fù)溥B接到一起，可以使通信區(qū)域大幅擴(kuò)大。這種結(jié)構(gòu)便于集中控制，因?yàn)槎擞脩糁g的通信必須經(jīng)過中心站。然而不管是對于 還是 來說，這種方式都增加了額外的負(fù)擔(dān)，所以 網(wǎng)絡(luò)和類似的 Ether 網(wǎng)比較總是在性能上稍遜一籌。鑒于這個(gè)差異，在 中對 CSMA/CD 進(jìn)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)。目前常見的網(wǎng)絡(luò)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。 本文設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì) 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(luò)的組建上和設(shè)備的劃分上，采取這種方式的原 因主要是因?yàn)獒槍?shí)際的應(yīng)用環(huán)境大多是低速率和低成本的原因。最新的 中，其數(shù)據(jù)峰值可達(dá) 10Mb/s。 規(guī)定了四種物理層傳輸方式 :直接序列擴(kuò)頻 (DSSS)、跳頻 (FHSS)、紅外方式 (IrDA)和正交頻分 (OFDM)調(diào)制方式。第三，低功耗與低成本的模塊，藍(lán)牙技術(shù)在定義時(shí)即以輕、薄、小 為目標(biāo)，希望能夠?qū)⑺{(lán)牙技術(shù)組合在單芯片內(nèi)，達(dá)到單芯片低成本、低功率、體積小的目標(biāo)?；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(jìn)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]。 第六章對本論文進(jìn)行了 全面 的總結(jié) 和展望 。 考慮到 短程無線網(wǎng)絡(luò) 具有很多優(yōu)良特性，它的應(yīng)用領(lǐng)域還有很多，這需要 我們進(jìn)一步去挖掘。 通過無線連接遠(yuǎn)端的設(shè)備、傳感節(jié)點(diǎn)和激勵(lì)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(yuǎn)端設(shè)備的工作，減少分布式控制系統(tǒng)的維護(hù)和重配置成本。此外當(dāng)刑警或消防隊(duì)員緊急執(zhí)行任務(wù)時(shí)，可以通過無線自組網(wǎng)來保障通信指揮的順利進(jìn)行。對于很多應(yīng)用場合來說傳感器網(wǎng)絡(luò)只能使用無線通信技術(shù)，并且傳感器的發(fā)射功率很小。 (4)應(yīng)用范圍廣。 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。長距離無線通訊系統(tǒng)， 廣泛應(yīng)用于軍事、交通、電臺、石油勘探等領(lǐng)域。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(shí)現(xiàn)信息地正確發(fā)送和接收，發(fā)射時(shí)，把高頻電流轉(zhuǎn)化為電波；接收時(shí)，把電波轉(zhuǎn)換為高頻電流。 然而 ，這十年中，不僅在于單臺計(jì)算機(jī)本身技術(shù)的發(fā)展，更在于連接多臺計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。 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 。 由于 網(wǎng)絡(luò) 由多個(gè)無線終端節(jié)點(diǎn)組成，為協(xié)調(diào)各從 節(jié)點(diǎn)與 信息中心的通信 ， 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)無線通信協(xié)議，該協(xié)議由物理層、鏈路層和應(yīng)用層組成。目前應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有 Inter， 以及大大小小的企業(yè) LAN 等。目前，我國可以使用的 ISM 頻率為 433MHz 和 。主要應(yīng)用于室內(nèi)無線信息交換。隨著技術(shù)的進(jìn)步，有線系統(tǒng)在安裝、維護(hù)、故障排除和升級等方面的費(fèi)用都在不斷增加，而無線系統(tǒng)的相應(yīng)費(fèi)用卻有下降的趨勢。無線設(shè)備可以迅速組成有效地通信網(wǎng)絡(luò)，從而可以使我們方便快捷地進(jìn)行系統(tǒng)集成和測試。 像無線路燈控制系統(tǒng)，終端節(jié)點(diǎn)可以測量該燈的電壓、電流、功率、功率因 素等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，將這些數(shù)據(jù)發(fā)往終端信息中心進(jìn)行的處理以獲得各種所需要的信息。無線自組網(wǎng)技術(shù)具有單獨(dú)組網(wǎng)能力和自組織特點(diǎn)，是這些場合通信的最佳選擇。 個(gè)人局域網(wǎng) (PAN)是無線自組網(wǎng)技術(shù)的又一應(yīng)用領(lǐng)域，用于實(shí)現(xiàn)PDA、手機(jī)、掌上電腦等個(gè)人電子通信設(shè)備之間的通信，并可以構(gòu)建虛擬教室和討論組等嶄新的移動對等應(yīng)用 (MPZP)。 第一章敘述了短距離無線 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 的背景、意義 以及發(fā)展趨勢，介紹了本課題研究的意義和內(nèi)容。它由發(fā)信設(shè)備、收信設(shè)備、信道等各部分組成。用來在筆 記本計(jì)算機(jī)、移動電話、以及其它 的無線設(shè)備之間建立起一種小型、經(jīng)濟(jì)、短距離的無線鏈路。 IrDA 技術(shù)，簡單的講是 一種利用紅外線技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)包的高效傳輸， HomeRF 采用了 標(biāo)準(zhǔn)中的 CSM/CA 模式，它與 CSM/CD 類似，以競爭的方式來獲取對信道的控制權(quán)。 ZigBee 是一種通過簡捷方式實(shí)現(xiàn)“無線”溝通的方式。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 需要完成的工作包括發(fā)起通信的設(shè)備必須將數(shù)據(jù)通信的通路進(jìn)行激活，以保證要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能在這條通路上正確發(fā)送和接收；要告訴網(wǎng)絡(luò)如何識別接收數(shù)據(jù)的 設(shè)備；發(fā)起通信的設(shè)備必須查明對方設(shè)備是否開機(jī)，并且與網(wǎng)絡(luò)連接正常；通信雙方傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式必須按照事先定義好的格式；對出現(xiàn)的各種差錯(cuò)和意外事故，如數(shù)據(jù)傳送、錯(cuò)誤或丟失等，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相應(yīng)的處理機(jī)制等。物理層基本由 A7102C 來完成，鏈路層則是本文設(shè)計(jì)協(xié)議的重點(diǎn)，應(yīng)用層本文設(shè)計(jì)較少體現(xiàn)，通過簡單的數(shù)據(jù)模擬應(yīng)用層數(shù)據(jù)。 由于 每個(gè)設(shè)備采用的隨機(jī)時(shí)間不同，所以可以減少沖突的機(jī)會。拓?fù)鋱D給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和相互間的連接，它的結(jié)構(gòu)主要有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)以及它們的混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。同時(shí)它的網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較小，傳輸誤差較低。所以說相對來說，樹型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn) 定性較差。 完整的網(wǎng)絡(luò)由分布在不同位置上的節(jié)點(diǎn)組成，但是僅有這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)還不夠，還得需 要相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來協(xié)調(diào)它們之間的通信才能完成網(wǎng)絡(luò)的組建，最后才能發(fā)揮出它應(yīng)有的作用。 該芯片 廣泛應(yīng)用于無線數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制、無線接入、家庭智能控制和無線玩具等數(shù)據(jù)速率要求不是很高的應(yīng)用場合。 (3) 鎖相環(huán) 寄存器 2(PLL2)： 設(shè)置 RF 頻率 (式 )； 這個(gè)頻率值既和發(fā)射的頻率有關(guān)，同樣和接收的頻率有關(guān)， A7102C 的發(fā)送和接收頻率是不一樣的，兩者相差 100K。 寄存器詳細(xì)信息如表 所示。 圖 單片機(jī)與 A7102C 模塊接口圖 圖中無線收發(fā)模塊 IRQ 連接單片機(jī)的 ， 為單片機(jī)的外部中斷 1 輸入引腳 ，由于本文設(shè)計(jì)接收過程 采用中斷方式 ， 所以采用此種連接方式。 通過字節(jié)點(diǎn)陣圖形方式造字； 上 /下 /左 /右整 屏移動顯示屏幕及整屏清除屏幕。 (4) 整屏清屏： 0xF4(表 ) 表 清屏指令 該指令沒有操作數(shù) ,但是在實(shí)際使用需要注意 ,模塊完成整屏清屏的時(shí)間大概為10ms,所以在對模塊進(jìn)行后續(xù)操作時(shí) ,需在該時(shí)間之后才能對其進(jìn)行操作 ,不然會造成顯示的不正常。 在 本文設(shè)計(jì)中，主要是通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，且協(xié)議控制過程完全是由單片機(jī)控制，考慮到設(shè)計(jì)中需要的全局變量較多，所以采 用 C52 系列的單片機(jī)，它具有 256 個(gè)字節(jié)RAM， 8K 的 ROM，較能滿足協(xié)議的運(yùn)行環(huán)境。 接下來的一章將詳細(xì)介紹該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的協(xié)議，并通過幀的流程來表達(dá)協(xié)議的工作過程、網(wǎng)絡(luò)的建立和數(shù)據(jù)傳送。本層不是本協(xié)議的重點(diǎn)， 本文協(xié)議中利用簡單的數(shù)組來模擬實(shí)際的數(shù)據(jù)，之后就是對這個(gè)數(shù)組進(jìn)行裝包 /解包的處理和發(fā)送 /接受過程。 鏈路層 基本定義 鏈路層操作的對象為幀，一個(gè)數(shù)據(jù)幀為 16 個(gè) 字節(jié)，對應(yīng)于物理層的數(shù)據(jù)包長度。如果是轉(zhuǎn)發(fā)地址確定的，則說明該數(shù)據(jù)幀是通過本設(shè)備中轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)包不交由上層處理。 幀編號：主要應(yīng)用于應(yīng)用層數(shù)據(jù)，當(dāng)傳送的數(shù)據(jù)超過一個(gè)數(shù)據(jù)幀所能攜帶的信息之后，利用幀編號把多個(gè)數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù) 信息組合起來。 控制命令 定義及含義 本節(jié)主要針對幀結(jié)構(gòu)當(dāng)中的控制信息進(jìn)行闡述，即對幀類型的編碼定義。地址值由主設(shè)備確定，不同的網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備都有唯一的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號，分配的地址就是以主設(shè)備地址為基礎(chǔ)，累加之后作為從設(shè)備的地址發(fā)給從設(shè)備，并且把相應(yīng)的 MAC 信息和轉(zhuǎn)發(fā)信息寫入對應(yīng)的信息列表。 組網(wǎng)幀 (0x20)：通知網(wǎng)絡(luò)中的從設(shè)備可以進(jìn)行地址請求幀，如果從設(shè)備沒有有效的網(wǎng)絡(luò)地址，就會進(jìn) 入地址請求的過程。鏈路層的操作最后是需 要把數(shù)據(jù)送往物理層，經(jīng) 由 物理層的無線模塊傳送到網(wǎng)絡(luò)的另一終端 ，這就需要調(diào)用物理層的相關(guān)發(fā)送和接收函數(shù)來處理鏈路層的操作。 package_in_mac()。 A7102_Status_Transmit()。組網(wǎng)信息是主設(shè)備發(fā)出的，從設(shè)備根據(jù)該信息判斷組網(wǎng)的主設(shè)備類型 (主信息中心和全功能設(shè)備 )；信道狀態(tài)是從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的判斷依據(jù)。 temp1= (0x0200 amp