【正文】 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。 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 。 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。 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。協(xié)議中，組網(wǎng)過程只是在從設(shè)備沒有有效網(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程，節(jié)點(diǎn)間的通信方式如圖 所示。 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。其次，設(shè)備之間的通信采用四次握手 協(xié)議，在協(xié)議中每一次傳送過程都是以請(qǐng)求發(fā)送幀開始，以應(yīng)答幀結(jié)束； 復(fù)位信道 幀和組網(wǎng)幀除外。如果是間接的與其通信，從設(shè)備還需要寫另外一條的轉(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。 //載波偵聽 while(carrier_flag)//信道忙 ,退避之后繼續(xù)載波偵聽 { tuibi()。主設(shè)備后臺(tái)接收處理 流 程如圖 所示。 從設(shè)備的后臺(tái)接收流程如圖 所示。 圖 主設(shè)備接收流程 對(duì)于從設(shè)備的接收過程，也是采取上述主設(shè)備的過程， 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。 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。從設(shè)備收到該幀之后，確定數(shù)據(jù)的傳送過程完成，從而進(jìn)行后續(xù)的其他操作，主要是復(fù)位信道。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)。一個(gè)完整 的幀結(jié)構(gòu)如表 所示。網(wǎng)絡(luò)的組建主要由鏈路層完成，不經(jīng)過上層協(xié)議。 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。 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 畫面混合顯示功能； (6) 軟件控制背光開啟及閉合； (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)字及大寫字母， 6*12 和 9*16 粗體數(shù)字點(diǎn)陣。寄存器詳細(xì)信息如表 所示。 A7102C無線 收發(fā) 模塊 A7102C 是 臺(tái)灣笙科 (AMICCOM)推出的一款工作 用于無線 315/433/868/915MHz的單片 CMOS 無線收發(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。樹型結(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，樹型結(jié)構(gòu)必須提供動(dòng)態(tài)地址分配機(jī)制；其次樹型結(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，樹型網(wǎng)絡(luò)必須提供可配置的范圍樹型，以此表明網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有多少資源支持樹型結(jié)構(gòu)。 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 終端節(jié)點(diǎn)必須隨機(jī)退避一段時(shí)間之后，再偵聽信道以判斷是否發(fā)送數(shù)據(jù) 。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? 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)。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。 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。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。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。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)。依據(jù)頻譜不同，各國(guó)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。 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。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(zhǎng)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)。 (5)系統(tǒng)測(cè)試簡(jiǎn)便。 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。 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。 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)。 HomeRF 主要為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，旨在降低語(yǔ)音數(shù)據(jù)成本。 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]。 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)。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) 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。 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 )。模塊與 AT89C52 的接口電路如圖 所示。 (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(zhǎng)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。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。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。 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)。 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。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。tx_buff)。 //寫入接收緩存 A7102_Register_Write(Reg_ModeControl,0x00d0)。 A7102_Register_Read(Reg_ModeControl))8。 //開啟發(fā)送 while(iSPI_IRQ)。 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。 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。 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：指示數(shù)據(jù)幀所攜帶的數(shù)據(jù)信息長(zhǎng)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。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(zhǎng)度等信息。 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(jiǎn)單的說是為了能相互理解，必須用同一種語(yǔ)言說話，在簡(jiǎn)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。 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。該 RF 頻率的設(shè)置需要 PLL1 寄存器的 IP 值 一起得出。 本文設(shè)計(jì)所體現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)由三類節(jié)點(diǎn)組成，分別是信息中心、全功能設(shè)備和精簡(jiǎn)設(shè)備。但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點(diǎn)是，中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，因?yàn)橹行南到y(tǒng)一旦損壞，整個(gè)系統(tǒng)便趨于癱瘓。 (2)送出數(shù)據(jù)前，先送一段小小的請(qǐng)求傳送報(bào)文 (RTS,Request to Send)給目 標(biāo)端，等待目標(biāo)端回應(yīng) (CTS,Clear to Send)報(bào)文后，才開始傳送。由此可見，相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，所以現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本都采用“分層”的思想，這樣能將一個(gè)龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題來處理 。提供了對(duì)流業(yè)務(wù)的真正意義上的支持，由于對(duì)流業(yè)務(wù)規(guī)定了高級(jí)別的優(yōu)先權(quán)并采用了帶有優(yōu)先權(quán)重發(fā)機(jī)制，這樣確保了實(shí)時(shí)性流業(yè)務(wù)的帶寬和低干擾、低誤碼。藍(lán)牙協(xié)議能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電話、掌上電腦、筆記本計(jì)算機(jī)、相關(guān)外設(shè)、家庭 Hub 等眾多設(shè)備之間進(jìn)行信息交換。 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(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 以及 CSMA/CA 等知識(shí)。 (4)臨時(shí)場(chǎng)合 。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 短距離無線網(wǎng)絡(luò) 可以快速部署 于范圍較小 ，不需要固定基礎(chǔ)設(shè)施的支持，能夠在不能或不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下提供一種通信支撐平臺(tái)，從而拓寬了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)合，它可以作為獨(dú)立的系統(tǒng)運(yùn)行，也可以作為子網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)(Inter)上，可用于國(guó)防戰(zhàn)備、搶險(xiǎn)救災(zāi)、應(yīng)對(duì)突發(fā) 事件、教學(xué)、會(huì)議、無線群體多媒體應(yīng)用、個(gè)人通信等無法得到有線 網(wǎng)絡(luò)支持或只是臨時(shí)需要通信的環(huán)境。典型應(yīng)用包括射頻身份識(shí)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。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是由不同的要素（軟件與硬件）所組成的系統(tǒng)。本文介紹 基于 A7102C 無線 ISM 模塊的 短距離無線 通信 網(wǎng)設(shè)計(jì)。 手機(jī)通話、短信息通信無處不在； GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)為我們導(dǎo)航指路；無線智能家居設(shè)備、無線故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)等典型應(yīng)用，讓我看到無線