【正文】 P3 的特殊功能 引腳號 第二功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 /INT0 外部中斷 0 /INT1 外部中斷 1 T0 計時器 0外部輸入 T1 計時器 1外部輸入 /WR 外部數據存儲器寫選通 /RD 外部數據存儲器讀選通 單片機復位電路 為確保微機系統(tǒng)中電路 穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。 兩種電平供電與轉化的解決方案 在本設計中采用 1117— 來講 5V的 TTL 電平轉化為 CMOS 電平供 nRF2401 使用。 nRF2401 采用 CMOS 點評標準 CMOS 是場效應管構成， TTL 為雙極晶體管構成 CMOS 的 邏輯電平 范圍比較大（ 5～ 15V）， TTL 只能在 5V下工作 CMOS的高低電平之間相差比較大、抗干擾性強， TTL 則相差小，抗干擾能力差 CMOS功耗很小， TTL 功耗較大（ 1～ 5mA/門） CMOS 的工作頻率較 TTL 略低，但是高速 CMOS 速度與 TTL 差不多相當。 STTL輸入高電平最小 2V，輸出高電平最小 Ⅰ 類 ， Ⅱ 、 Ⅲ類 ,典型值 ,輸入低電平最大 ，輸出低電平最大 。 11 4 網絡系統(tǒng)的主要流程圖 基站的流程圖 廣播詢問信息 監(jiān)測是否 1s 超時 將所有源址記錄位地址表存儲 接收 讀出幀 轉化為單片機識別字符 配置發(fā)送 需要路由？ 傳輸層校驗 分離應用信息 加發(fā)送任務標記 加路由標記字節(jié) 加傳輸標記字節(jié) 處理接收應用層信息 等待回復 收到回復 記錄源址 中斷檢測時間片 轉化為幀寫到 πrf2401 N Y Y N 發(fā)送 圖 41 基站的流程簡 圖 12 網絡系統(tǒng)流程圖 圖 42 網絡系統(tǒng)框圖 nRF2401 單片機主控部分 RS232 PC接口 nRF2401 單片機主控部分 RS232 PC接口 nRF2401 單片機主控部分 RS232 PC接口 nRF2401 單片機主控部分 RS232 PC接口 多主式，突發(fā)性處理，多路徑頻段， CSMA/CA 無線網絡 13 5 硬件電路設計介紹 系統(tǒng)電平介紹 TTL 電平標準 51單片機采用 TTL電平標準， TTL集成電路的全名是晶體管 晶體管邏輯集成電路（ TransistorTransistor Logic),主要有 54/74系列標準 TTL、高速型TTL（ HTTL）、低功耗型 TTL（ LTTL）、肖特基型 TTL（ STTL）、低功耗肖特基型 TTL（ LSTTL）五個系列。通過串口將每個數據包剝去應用無關的傳輸層以下的信息，只留下 應用信息上傳至 PC顯示。網絡層的數據包在這里還會被加上一個字節(jié)的數據計數信息，以輔助完成滑動窗口流控制傳輸，保證數據包無重復無丟失的傳到目的地。 網絡層： 10 對數據幀加入路由 1 字節(jié)路由信息然后封裝，每個系統(tǒng)開機后首先自檢然后自動建立自己的路由表，控制本字節(jié)實現路由功能 (由于本設計只有4 個基站，所以最多支持 1 級中繼路由表最多只有三級比 較簡單 )。 最高工作速率 2Mbps，高效 GFSK 調制，抗干擾能力強， 126 頻道，內部寄存器控制，滿足多點通信和跳頻通信需要，內置硬件 CRC 檢錯和點對多點通信地址控制。 有了 RS232串口，單片機在無線通信過程中發(fā)送的和接收到的數據都可以很容易的串行發(fā)送到 PC機上，這樣就可以通過 PC機的屏幕很直觀的讀出無線系統(tǒng)現在的工作狀態(tài)與數據傳遞的具體情況，便于及時的發(fā)現問題，調試出錯誤，并改正、更新、升級軟件系統(tǒng)。為了通信的穩(wěn)定，我們應該盡量選擇時鐘誤差最小的頻率進行通信。然后考慮通信時鐘誤差。在選擇波特率的時候需要考慮兩點：首先，系統(tǒng)需要的通信速率。在串行端口工作于模式 1，其波特率將由計時 /計數器 1 來產生，通常設置定時器工作 于模式 2（自動再加模式）。89S52 串行端口在四種工作模式下有不同的波特率計算方法。由于其所需電纜線少，接線簡單，所以在較遠距離傳輸中，得到了廣泛的運用。這樣可能會延誤其他基站的緊急信息。 在點對點通信實現的情 況上下，通過軟件定義一個主站，剩余的三個作為從站，有主站順序的發(fā)送詢問指令，詢問之后收到請求應答即將通信線路釋放給該機使用，等其通信完畢再發(fā)送返回指令給主機，主機繼續(xù)下一站輪詢 …… 這種方法的好處在于它有效地避免了通信沖突造成的數據混亂，幾乎避免了所有的沖突。輪詢控制部分切換該輪詢間隔，并且依據子站的狀態(tài)改變在地址控制部分中的地址。該主站包括一個地址控制部分和一個輪詢控制部分。通俗的講無線通信網絡就是將點對點的無線通信統(tǒng)一遵循一套協(xié)議，從而能夠有 效地實現多機的資源共享。 8 無線通信網絡 無線網絡的概念 無線網絡就是用無線介質的物理鏈路將各個孤立的工作站或主機相連在一起，組成數據鏈路，從而達到 資源共享 和通信的目的。發(fā)送函數和接收函數體見附錄 3。 發(fā)送函數為： fasong(uchar *f,uchar *s)， 其中的指針 f， s分別為發(fā)送數據的首地址，和目的地址的首地址。 之后，即可利用上述 SPI讀寫函數，根據附錄 6中的單片機 硬件電路和 節(jié)中的收發(fā)流程，以及附錄 5—— nRF2401寄存器及命令，對 nRF2401進行配置，配置函數名稱為 void congfig_2401()函數體見附錄 2。 nRF2401可以進入四種主要的模式之一。 (4).N24L01的 Enhanced ShockBurstTM發(fā)射 a. 給射頻前端供電 據打包 (加字頭、 CRC校驗碼 ) c. 高速發(fā)射數據包 ， nRF24L01進入空閑狀態(tài)。 (2). 配置 CONFIG寄存器，使之進入發(fā)送模式。 Enhanced ShockBurstTM技術同時也減小了整個系統(tǒng)的平均工作電流。 Enhanced ShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內的先入先出堆棧區(qū)，數據低速從微控制器送入，但高速 (1Mbps)發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數據發(fā)射速率。 6 SPI 總線時序格式如下圖 22： 圖 22 SPI 總線時序格式 無線模塊的工作模式 nRF2401工作模式有四種：其中收發(fā)模式收發(fā)模式有 Enhanced ShockBurstTM收發(fā)模式、 ShockBurstTM 收發(fā)模式和直接收發(fā)模式三種，第四種模式為掉電等待模式。該接口一般使用 4 條線：串行時鐘線（ SCK）、主機輸入 /從機輸出數據線 MISO、主機輸出 /從機輸入數據線 MOSI 和低電平有效的從機選擇線 SS（有的 SPI 接口芯片帶有中斷信號線 INT 或 INT、有的 SPI 接口芯片沒有主機輸出 /從機輸入數據線 MOSI）。 (9)與 51 系列單片機 P0 口連接時候，需要加 10K 的上拉電阻 ,與其余口連接不需要上拉電阻。 (7) 模塊可軟件設地址，只有收到本機地址時才會輸出數據（提供中斷指示 )，可直接接各 種單片機使用，軟件編程非常方便。 (5) 低功耗 工作，待機模式下狀態(tài)為 22uA；掉電模式下為900nA。 (3) 126 頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要。 nRF2401 的特性 (1) 全球開放 ISM 頻段免許可證使用。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的 解決方案。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。并且基于這個網絡，我們設計了一個具有，及步進電機控制，和 LCD中文操作菜單界面的簡單預警系統(tǒng)（應用部分由隊友完成）。接下來我們模擬以上兩條協(xié)議，安排合理的路由方式以及傳輸層無重復無丟失的傳輸控制協(xié)議。然而不管是對于 還是 來說，這種方式都增 加了額外的負擔，所以 網絡和類似的 Ether 網比較總是在性能上稍遜一籌。 同時由於 RTSCTS 封包都很小，讓傳送的無效開銷變小。 送出數據前，先送一段小小的請求傳送報文 (RTS: Request to Send)給目標端，等待目標端回應 CTS: Clear to Send 報文后，才開始傳送。 CSMA/CA 無線網絡設計實現與應用 CSMA/CA 協(xié)議的工作流程分為兩個分別是 : 送出數據前，監(jiān)聽媒體狀態(tài)，發(fā)現媒體空閑時，維持一段時間后，再等待一段隨機的時間后依然沒有被使用，才送出數據?；?HyperRF 標準的網絡有其特定的應用，可以用于企業(yè)局域網的最后一部分網段，支持用戶在子網之間的 IP移動性。 HiperLAN/2 標準由全球論壇（ H2GF）開發(fā)并制定，在 5GHz 的頻段上運行，并采用 OFDM 調制方式，物理層最高速率可達 54Mbit/s，是一種高性能的局域網標準。 HomeRF 標準采用擴頻技術，工作在 頻帶，可同步支持 4 條高質量語音信道并且具有低功 耗的優(yōu)點，適合用于筆記本電腦。 HomeRF 標 :準 HomeRF 工作組于 1998 年為在家庭范圍內實現語音和數據的無線通信制訂出一個規(guī)范，即共享無線訪問協(xié)議（ SWAP）。藍牙技術采用自動尋道技術和快速 跳頻技術保證傳輸的可靠性，具有全向傳輸能力，但不需對連接設備進行定向。 藍牙規(guī)范（ Bluetooth）： 藍牙規(guī)范是由 SIG（特別興趣小組）制定的一個公共的、無需許可證的規(guī)范，其目的是實現短距離無線語音和數據通信。 IEEE 于 1997 年發(fā)布了無線局域網領域第一個在國際上被認可的協(xié)議 —— 協(xié)議。 無線通信協(xié) 目前比較常用的無線網絡協(xié)議有如下四種： 系列協(xié)議： 作為全球公認的局域網權威， IEEE 802 工作組建立的標準在局域網領域內得到了廣泛應用。此外它內部的功率控制器，晶體振蕩器，調制器，解調器，輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設置都可以通過 SPI 接口方便的被CPU設置。通過開啟集成在調制解調器上的前向誤差校正選項，能使性能得到提升。 nRF905 它的 RF收發(fā)器集成了一個高度可配置的調制解調器。它還為數據包處理、數據緩沖、突發(fā)數據傳輸、清晰信道評估、連接質量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。 現有的無線模塊介紹 CC1100 它是一種低 成本真正單片的 UHF收發(fā)器，為低功耗無線應用而設計。因此其發(fā)展十分迅速。 近些年來由于電子科技的發(fā)展無線網絡靈活性和移動性，安裝便捷，易于進行網絡規(guī)劃和調整。這個網絡包含 7 臺計算機，采用雙向星型拓撲連接，橫跨夏威夷的四座島嶼，中心計算機放置在瓦胡島上。這項技術令許 多學者產生了靈感。 1 緒論 ...............................................................................................