【正文】 圖 從設(shè)備后臺接收流程 從設(shè)備的接收后臺處理同樣根據(jù)接收標(biāo)志位。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。 receive_flag=1。 A7102_Register_Read(Reg_ModeControl))8。 //寫入接收緩存 A7102_Register_Write(Reg_ModeControl,0x00d0)。 A7102_Fifo_Read(amp。 圖 主設(shè)備后臺接收 流 程 void receiveInt() interrupt 2 { uchar temp1。 接收函數(shù)實(shí)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(jìn)一步的處理才能完成整個接收過程，因?yàn)楸疚膶?shí)際編程實(shí)現(xiàn)采用了前后臺操作的思想，以上中斷接收過程就相當(dāng)于一個前臺的處理，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 臺的處理。 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 28 對于從設(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)。主設(shè)備接收流程如圖 所示。 } } 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（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)生錯誤。 //開啟發(fā)送 while(iSPI_IRQ)。tx_buff)。 if(i==5)break。 carrier_flag=csma()。 carrier_flag=csma()。EX1=0。發(fā)送流程如圖 所示。整個發(fā)送熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計 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 ，先偵聽信道，如果信道為忙，就隨機(jī)退避一段時間之后 (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。 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。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)是對鏈路層及以下的處理，所以下面詳細(xì)介紹鏈路層針對下層的處理過程。 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。 網(wǎng)絡(luò)號請求幀 (0x30)：此幀由全功能設(shè)備發(fā)出，通信的目的地是網(wǎng)絡(luò)信息中心，目的是避免網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)相同的網(wǎng)絡(luò)號，對 MAC 表和轉(zhuǎn)發(fā)表的內(nèi)容造成矛盾。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，同時將該信息寫入對應(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。 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。 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，2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 只能是作為中轉(zhuǎn)的功能。當(dāng)從設(shè)備處于全功能設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)時，數(shù)據(jù)的傳送是靠從設(shè)備的父節(jié)點(diǎn)設(shè)備來 實(shí)現(xiàn)中轉(zhuǎn)的。 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。 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)出的地址請求幀之后，主設(shè)備作出的應(yīng)答。 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，會定時向網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備此數(shù)據(jù)幀，以獲得一個有效地址。 請求發(fā)送幀 (0x00)：每一通信過程的建立是由此幀發(fā)起的，優(yōu)先獲得信道資源的從設(shè)備，優(yōu)先發(fā)送此幀，處于接收狀態(tài)的其他從設(shè)備，根據(jù)此幀會設(shè)置信道狀態(tài)，從而控制其發(fā)送狀態(tài)。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(yīng)于這兩個過程。實(shí)際編程中，兩個數(shù)據(jù)表都是通過二維數(shù)組來實(shí)現(xiàn)。對于 MAC 表，每一條信息包含兩個數(shù)據(jù)，第一個數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)地址，第二個數(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)議中涉及到熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計 24 MAC 表和轉(zhuǎn)發(fā)表，幀結(jié)構(gòu)當(dāng)中的地址信息就是通過查詢這兩個數(shù)據(jù)表格來實(shí)現(xiàn)。 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。 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)。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。本協(xié)議中，主信息中心的網(wǎng)絡(luò)地址默認(rèn)為 0x00，廣播地址為 0xFF,從設(shè)備默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)地址為 0xFF。 源 MAC 地址：源設(shè)備的 MAC 地址，與源網(wǎng)絡(luò)地址相對應(yīng)。 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。下面對本協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的定義。上層數(shù)據(jù)的通信都是通過網(wǎng)絡(luò)地址來實(shí)現(xiàn)，下層數(shù)據(jù)的通信都是通過 MAC 地址來實(shí)現(xiàn)，協(xié)議中有兩個數(shù)據(jù)表，一是存放轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)地址信息，二是存放 MAC 地址信息。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。其他的從設(shè)備在收到該設(shè)備發(fā)出的請求發(fā)送信息之后，會將信道標(biāo)志位置為忙狀態(tài)，利用這個標(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。如果此時有多個設(shè)備同時收到組網(wǎng)信息，且退避時間也一樣，偵聽信道的結(jié)果也是一樣，網(wǎng)絡(luò)處于閑狀態(tài)，所以造成多個設(shè)備同時向主設(shè)備發(fā)出發(fā)送請求信息，主機(jī)此時有兩種情況，一種是兩個信息完全干擾，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設(shè)備優(yōu)先發(fā)送。 圖 通信方式 收發(fā)雙方采用四次握手的通信過程，并且從設(shè)備發(fā)出的第一個數(shù)據(jù)包在協(xié)議設(shè)計中有抑制其他從設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)出數(shù)據(jù)包的作用。 本文協(xié)議的組網(wǎng)過程、數(shù)據(jù)傳送、網(wǎng)絡(luò)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(shè)計 22 發(fā)送請求發(fā)送幀，在獲得網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備的響應(yīng)應(yīng)答幀之后，才會發(fā)出相應(yīng)的請求操作。 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。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。 圖 協(xié)議層次結(jié)構(gòu) 最底層為物理層，由無線模塊 A7102C 實(shí)現(xiàn)，硬件完成電信號的轉(zhuǎn)換、編碼和調(diào)制解調(diào)等，軟件完成數(shù)據(jù)包的發(fā)送、接受和簡單的處理。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 第 4 章 無線通信協(xié)議 方案 一個網(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)，以及整個通信過程。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。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)計中采用的使用標(biāo)志位的方式，來構(gòu)造一個前后臺系統(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)簡單外圍電路如圖 所示。 AT89C52 是 Atmel 公司的一款 52 系列的單片機(jī)，完全兼容 51 指令集，三級加密程序存儲器， 3 個 16 位定時器， 8 個中斷源等 ?？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”。 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。 模塊與 AT89C52的接口電路 由于 液晶 顯示模塊采用 REQ/BUSY 握手的通訊方式，所以 單 片機(jī) 只需要控制模塊的這兩個引腳，然后操作數(shù)據(jù)線完成對模塊的顯示操作，當(dāng) REQ 信號無效時，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)不會影響其顯示的方式和內(nèi)容，這 樣可以利于其他需要使用該數(shù)據(jù)口的外部設(shè)備對其讀寫數(shù)據(jù)。 本文設(shè)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(shè)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。 (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，模塊會自動跳到下一個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)致顯示錯誤。 熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計 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，后面三個字節(jié)為所要進(jìn)行的畫線類型和長度的選擇。 模塊顯示方式的軟件編程 模塊提供了 23 個顯示方式的操作命令， 只需要操作命令之后的參數(shù)，就可以使模塊正確顯示數(shù)據(jù)。 光標(biāo)顯示、反白、復(fù)位，對比度調(diào)節(jié)等功能。 (4) 漢字、 ASCII 碼、點(diǎn)陣圖形和變化曲線的同屏顯示。 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。同時在接口提供一復(fù)位引腳，可進(jìn)行軟件復(fù)位操作或硬件復(fù)位控制。 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。模塊與 AT89C52 的接口電路如圖 所示。 模塊與 AT89C52接口電路 由于本文設(shè)計中 A7012C 只采用其基本的通信功能，設(shè)計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)組合在整個無線模塊上。模塊的工作方式為 16 字節(jié) FIFO4 線 模式 (SCS， SCK， SDIO， IRQ)， 4 字節(jié) ID， 開啟 Manchester編碼，開啟硬件 CRC 校驗(yàn)， 開啟 FSK 調(diào)制解調(diào)， 寄存器控制收發(fā)。 表 模 式寄存器 實(shí)際工作中，對于模塊的設(shè)置還有更多的 參數(shù)，并且部分之間存在聯(lián)系，所以對熊川：基于 A7102C 的短距離無線通信網(wǎng)設(shè)計 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(shí)際中 RF 頻率的設(shè)置必須注意，不能相等。 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。 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 是 引腳 (TRE,TRS)控制，為低時是寄存器(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 時是低電平有效，為低時是高電平有效 ,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