【正文】 和展望本文主要對(duì)串口通訊和無(wú)線通訊相結(jié)合的應(yīng)用進(jìn)行了研究和實(shí)驗(yàn)，并且得出了通訊和控制成功的應(yīng)用實(shí)例，該設(shè)計(jì)主要涵蓋了以下兩個(gè)方面。圖54 實(shí)物圖功能板的LED燈從左至右編號(hào)一次從1到7，與控制臺(tái)程序顯示是相同的，每次控制臺(tái)界面設(shè)定LED狀態(tài)后，需要點(diǎn)擊手動(dòng)發(fā)送命令進(jìn)行控制命令的發(fā)送，控制命令由串口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)無(wú)線發(fā)射板，然后由單片機(jī)控制將控制信號(hào)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送，終端板一直處于監(jiān)聽(tīng)無(wú)線電波數(shù)據(jù)的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)地址與設(shè)定相同且頻率相似的無(wú)線電波時(shí)，單片機(jī)會(huì)讀取控制信號(hào)，然后點(diǎn)亮LED燈以完成控制的目的。值得注意的是通訊命令是必不可少的，其決定了單片機(jī)在處理數(shù)據(jù)時(shí)，決定數(shù)據(jù)的流向。需要注意的是命令一定要正確，不然執(zhí)行演示模塊將不執(zhí)行控制演示。圖51 控制臺(tái)程序界面 在界面的左上部分可以設(shè)置串口的配置信息，在此我們選擇如圖51所示的參數(shù)，單擊打開(kāi)串口，然后“手動(dòng)發(fā)送”按鈕和 LED狀態(tài)設(shè)置被使能。5 調(diào)試實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)控制臺(tái)軟件的編寫(xiě)和單片機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)及程序編寫(xiě)，設(shè)計(jì)的實(shí)物終于誕生了，本章將展示實(shí)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及相應(yīng)的截圖。 就是說(shuō)主要用在數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)囊环N編碼方式?！　煞N曼徹斯特編碼是將時(shí)鐘和數(shù)據(jù)包含在數(shù)據(jù)流中，在傳輸代碼信息的同時(shí)，也將時(shí)鐘同步信號(hào)一起傳輸?shù)綄?duì)方，每位編碼中有一跳變，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。 　　對(duì)于以上電平跳變觀點(diǎn)有歧義：關(guān)于曼徹斯特編碼電平跳變，在雷振甲編寫(xiě)的《網(wǎng)絡(luò)工程師教程》中對(duì)曼徹斯特編碼的解釋為：從低電平到高電平的轉(zhuǎn)換表示1，從高電平到低電平的轉(zhuǎn)換表示0，模擬卷中的答案也是如此，張友生寫(xiě)的考點(diǎn)分析中也是這樣講的，而《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第4版）》中（P232頁(yè)）則解釋為高電平到低電平的轉(zhuǎn)換為1，低電平到高電平的轉(zhuǎn)換為0。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時(shí)鐘信號(hào)，又作數(shù)據(jù)信號(hào)；從高到低跳變表示“0”，從低到高跳變表示“1”。相反地，這些位被轉(zhuǎn)換為一個(gè)稍微不同的格式，它通過(guò)使用直接的二進(jìn)制編碼有很多的優(yōu)點(diǎn)。曼徹斯特編碼提供一個(gè)簡(jiǎn)單的方式給編碼簡(jiǎn)單的二進(jìn)制序列而沒(méi)有長(zhǎng)的周期沒(méi)有轉(zhuǎn)換級(jí)別，因而防止時(shí)鐘同步的丟失，或來(lái)自低頻率位移在貧乏補(bǔ)償?shù)哪M鏈接位錯(cuò)誤。曼徹斯特編碼（Manchester Encoding），也叫做相位編碼(PE)，是一個(gè)同步時(shí)鐘編碼技術(shù)，被物理層使用來(lái)編碼一個(gè)同步位流的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。當(dāng)MCU通過(guò)SPI寫(xiě)入配置寄存器指令后，配置nRF905相應(yīng)的寄存器，使nRF905工作在正常的工作狀態(tài)。再寫(xiě)入命令時(shí)需要將接口CSN端口由低置高，這樣將可以寫(xiě)入控制命令。因而不做詳細(xì)的介紹了。在Shock Burst RX模式下的時(shí)序圖和流程圖如圖45和圖46所示。⑻當(dāng)所有的有效數(shù)據(jù)被讀出后，nRF905將AM和DR置低⑼nRF905經(jīng)準(zhǔn)備進(jìn)入Shock Burst RX，Shock Burst TX或Power down(掉電)模式。⑹MCU設(shè)置TRX_CE低，進(jìn)入standby模式（低電流模式）。⑷當(dāng)nRF905接收到有效的地址時(shí)，地址匹配（AM）被置高。⑵650us以后，nRF905檢測(cè)空中的信息。該模式下的時(shí)序圖和程序流程圖如圖43和圖44所示。⑵MCU設(shè)置TRX_CE，TX_EN為高來(lái)激活nRF905 Shock Burst傳輸。 Shock Burst TX模式⑴當(dāng)應(yīng)用MCU有遙控?cái)?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)的地址（TXaddress）和有效數(shù)據(jù)（TXpayload）通過(guò)SPI接口傳送給nRF905。在Shock Burst RX模式中，地址匹配（AM）和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（DR）信號(hào)通知MCU一個(gè)有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。Shock Burst技術(shù)使Nrf905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸而不需要昂貴的告訴MCU來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理/時(shí)鐘覆蓋，通過(guò)將與RF協(xié)議有關(guān)的告訴信號(hào)處理放到芯片內(nèi)，nRF905提供給應(yīng)用的微控制器一個(gè)SPI接口，速率由為控制起自己設(shè)定的接口速度決定。表43 nRF905無(wú)線模塊接口表[14]Pin No.Pin NamePin TypePin Descriptions1GNDGroundGND地2VCCPower power 3TX_ENDigital Input高電平為發(fā)送模式，低電平為接收4TRX_CEDigital Input接收和發(fā)送使能5POW_UPDigital InputPower up chip 上電6UPCLKDigital Output輸出時(shí)鐘7CDDigital Output載波檢測(cè)8AMDigital Output地址匹配9DRDigital Output接收和發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備10MISOSPI InterfaceSPI輸出11MOSISPI InterfaceSPI輸入12SCKSPI ClockSPI時(shí)鐘13CSNSPI EnableSPI使能，低電平有效14NC懸空 無(wú)線模塊驅(qū)動(dòng)原理nRF905有兩種活動(dòng)模式和兩種節(jié)電模式。對(duì)于無(wú)線模塊的控制采用Atmega8內(nèi)部集成的SPI模塊，讀寫(xiě)nRF905相應(yīng)的寄存器來(lái)達(dá)到對(duì)nRF905控制的目的。演示程序根據(jù)接收到得命令為“00”來(lái)點(diǎn)亮相應(yīng)編號(hào)的LED燈來(lái)實(shí)現(xiàn)演示效果，當(dāng)然所演示的終端是不與PC機(jī)相連的單片機(jī)模塊。通過(guò)配置UCSRA、UCSRB、UCSRC來(lái)設(shè)置這些參數(shù),另外還需要設(shè)置UBRRL、UBRRH來(lái)設(shè)置波特率。軟件流程總框圖如圖42所示。無(wú)線模塊需要單片機(jī)的控制才可以完成無(wú)線通訊的任務(wù)。上位機(jī)軟件的流程圖如圖41所示：初始化窗體設(shè)定參數(shù)打開(kāi)串口判斷傳輸數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)設(shè)定LED控制狀態(tài)手動(dòng)發(fā)送LED狀態(tài)發(fā)送文本手動(dòng)發(fā)送字符串開(kāi)始接收并顯示字符結(jié)束圖41 控制軟件流程圖 上位機(jī)程序源代碼詳見(jiàn)光盤(pán)上位機(jī)程序設(shè)計(jì)。若傳輸文本文件內(nèi)容時(shí)，也將不采用封裝成包的形式，其命令位AA，也是將每個(gè)字符進(jìn)行傳輸，直到文本文件傳輸完成為止?？刂菩畔⒁詳?shù)組的形式進(jìn)行存放，數(shù)組的第二至八位為L(zhǎng)ED的控制信息位，第一位為控制命令位，為控制提供協(xié)議，即為協(xié)議包。本設(shè)計(jì)由于采用了較為有效的資源的組織方法，因而減少了不少軟件開(kāi)發(fā)難度及工作量，本章將論述軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程和驅(qū)動(dòng)的編寫(xiě)。該功能模塊也可以替換成繼電器等大功率器件，可以運(yùn)用到對(duì)人體有害，而對(duì)電磁波干擾較小的環(huán)境中去，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的保護(hù)的目的，這也是無(wú)線通訊的優(yōu)勢(shì)所在。其上位機(jī)界面執(zhí)行模塊如下圖所示：圖37 演示電路上位機(jī)圖演示的通訊命令為0A，點(diǎn)亮相應(yīng)的LED后單擊“手動(dòng)發(fā)送”按鈕即可以LED的狀態(tài)發(fā)送。芯片的使用原理圖如下：圖36 RS232接口電路 演示電路工作原理及設(shè)計(jì)為了詳細(xì)的對(duì)控制的可行性和無(wú)線通訊的可靠性進(jìn)行論述，設(shè)計(jì)了演示電路以滿足對(duì)電路功能的演示，其設(shè)計(jì)原理是在上位機(jī)端模擬出下位機(jī)的情況，并在下位機(jī)上演示出上位機(jī)模擬的情況。系統(tǒng)總體電路如下圖所示：圖35 單片機(jī)部件原理圖串口通訊采用RS232芯片接口，采用三線制連接。 微處理器⑵先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)– 130 條指令 – 大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期– 32個(gè)ATmega8 位通用工作寄存器– 全靜態(tài)工作– 工作于16 MHz 時(shí)性能高達(dá)16 MIPS– 只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器⑶非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器– 8K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash擦寫(xiě)壽命: 10,000 次– 具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)通過(guò)片上Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程真正的同時(shí)讀寫(xiě)操作– 512 字節(jié)的EEPROM擦寫(xiě)壽命: 100,000 次– 1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM– 可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密⑷外設(shè)特點(diǎn)– 兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器8 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器, 其中之一有比較功能– 一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器– 具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC– 三通道PWM– TQFP與MLF 封裝的8 路ADC8 路10 位ADC– PDIP封裝的6 路ADC8 路10 位ADC– 面向字節(jié)的兩線接口– 兩個(gè)可編程的串行USART– 可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口– 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器– 片內(nèi)模擬比較器⑸特殊的處理器特點(diǎn)– 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)– 片內(nèi)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的RC 振蕩器– 片內(nèi)/ 片外中斷源– 5種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式及Standby 模式⑹ I/O 和封裝– 23個(gè)可編程的I/O 口– 28引腳PDIP 封裝，32 引腳TQFP 封裝，32 引腳MLF 封裝⑺工作電壓– (ATmega8L)– (ATmega8)⑻速度等級(jí)– 0 8 MHz (ATmega8L)– 0 16 MHz (ATmega8)⑼4 Mhz 時(shí)功耗，3V，25℃– 工作模式： m A– 空閑模式： m A – 掉電模式： μ A圖34 Atmega8結(jié)構(gòu)框圖Atmega8是28管腳的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用便于手工焊接的DIP封裝的Atmega8單片機(jī)，其強(qiáng)大的功能模塊集成是51單片機(jī)所不能替代的，另外大容量的Flash rom和集成的EEProm方便了精簡(jiǎn)系統(tǒng)，采用集成的UASRT模塊的功能和SPI模塊功能能夠完成對(duì)串口通訊和無(wú)線模塊讀寫(xiě)命令。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega8 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。使用該無(wú)線模塊可以組建低數(shù)據(jù)傳輸率的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)。圖31 nRF905芯片框圖[3]本設(shè)計(jì)根據(jù)芯片手冊(cè)設(shè)計(jì)制作了芯片的應(yīng)用電路原理圖，其發(fā)射天線采用50的阻抗匹配的天線，采用性能和容抗較穩(wěn)定的鉭電容與貼片電感構(gòu)建無(wú)線收發(fā)模塊，其電路如下圖：圖32 無(wú)線收發(fā)模塊原理圖根據(jù)應(yīng)用原理可以得到高頻信號(hào)對(duì)電路的設(shè)計(jì)和電路板的要求較高，對(duì)于沒(méi)有任何高頻信號(hào)設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)員來(lái)說(shuō)本電路的制作是相當(dāng)困難的，因此本設(shè)計(jì)采用了蘇州木蘭電子科技有限公司生產(chǎn)的無(wú)線通訊模塊，以完成本設(shè)計(jì)的任務(wù)。進(jìn)入POWERDOWN模式可以很容易實(shí)現(xiàn)節(jié)電。Shock Burst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC。上位機(jī)完成數(shù)據(jù)的基本接收和處理任務(wù)。SPCOMM控件主要的功能是使用其的收發(fā)函數(shù)，通過(guò)函數(shù)將字符串的ASCII碼通過(guò)串口的數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)輸出。采用Delphi 7可視化界面開(kāi)發(fā)環(huán)境，對(duì)PC機(jī)控制端界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于本設(shè)計(jì)沒(méi)有設(shè)計(jì)較大的系統(tǒng)，只對(duì)串行無(wú)線通訊進(jìn)行了論述，因此只設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的LED演示模塊及相應(yīng)的控制程序。根據(jù)控件的出入口進(jìn)行控件的操作完成數(shù)據(jù)的串口讀寫(xiě)，以控制單片機(jī)收發(fā)無(wú)線信號(hào)。如果你仍然需要在Windows下開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，或是需要使用/整合最新的信息技術(shù)，那么Delphi 6仍然是非常值得購(gòu)買和升級(jí)的開(kāi)發(fā)工具。至于在BDE，ADO和COM+方面則只有小幅度的進(jìn)步。 總的來(lái)說(shuō)，Delphi 6最主要的新功能是在XML/XSL，Internet/Intranet以及SOAP和Web Service方面的加強(qiáng)。在Delphi 6中也提供了6個(gè)VCL組件讓程序員開(kāi)發(fā)SOAP和Web Service的應(yīng)用系統(tǒng)。由于SOAP是未來(lái)Web和分布式應(yīng)用系統(tǒng)的主流技術(shù)，而Web Service更是未來(lái)Web應(yīng)用系統(tǒng)的主要軟件架構(gòu)，因此對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)，掌握這些技術(shù)非常重要。 11）開(kāi)發(fā)Web Service的向?qū)Ш徒M件 Web Service應(yīng)該是現(xiàn)在最熱門(mén)的Web技術(shù)之一了，不管是IBM或是Microsoft都在發(fā)展Web Service的解決方案。 10）對(duì)XML/XSL的支持 Delphi 6的另外一個(gè)重要的改良就是對(duì)于XML/XSL的支持。Data Snap不但強(qiáng)化了MIDAS原有的功能，更加入了許多新的組件，讓程序員可以使用它開(kāi)發(fā)出更為強(qiáng)勁的應(yīng)用系統(tǒng)。Web Snap的特點(diǎn)是允許程序員直接在這些組件之中加入腳本語(yǔ)言，并且能夠直接在Delphi的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中撰寫(xiě)腳本語(yǔ)言、預(yù)覽Web應(yīng)用程序的輸出結(jié)果以及Web應(yīng)用程序產(chǎn)生的HTML程序代碼。 8）開(kāi)發(fā)Internet/Intranet應(yīng)用系統(tǒng)的Web Snap（網(wǎng)絡(luò)管理單元）組件組 Delphi 7 中最重要的新增功能之一應(yīng)該要算是能夠讓程序員開(kāi)發(fā)Internet/Intranet應(yīng)用系統(tǒng)的新架構(gòu)和組件，這個(gè)新功能稱為Web Snap。由于原生驅(qū)動(dòng)程序和組件的開(kāi)發(fā)都考慮了跨平臺(tái)，因此Delphi和Kylix都可以使用這組驅(qū)動(dòng)程序和組件。 7）新一代數(shù)據(jù)存取引擎——DB Express Borland為了讓W(xué)indows平臺(tái)上的Delphi以及Linux平臺(tái)上的Kylix擁有共同的數(shù)據(jù)存取引擎，決定開(kāi)發(fā)新一代的數(shù)據(jù)存取引擎，這就是DB Express。用Rave報(bào)表構(gòu)件可以做出各種不同的報(bào)表，從最簡(jiǎn)單的到非常復(fù)雜、個(gè)性化的報(bào)表都可以完成。 6）新添加的Rave報(bào)表構(gòu)件組 Delphi 7的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件板中已經(jīng)沒(méi)有了原來(lái)的Quick Report構(gòu)件組，取而代之的是RAVE報(bào)表制作組件，并且提供專門(mén)的報(bào)表制作工具Rave Designer?？梢赃M(jìn)行更為底層的操作。在 Delphi 7中，編輯器不但可以讓程序員觀看和編輯Object Pascal的程序代碼，而且如果程序員編輯的是Web應(yīng)用程序，那么還可以直接在編輯器中查看HTML程序代碼、腳本語(yǔ)言程序代碼，預(yù)覽Web應(yīng)用程序執(zhí)行結(jié)果的畫(huà)面以及Web應(yīng)用程序產(chǎn)生的HTML程序代碼。此外Delphi 7的編輯器也強(qiáng)化了Class C