【正文】 ，用89s52單片機模擬SPI總線控制nRF2401無線模塊，通過對無線模塊合理的配置，可很容易的在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)符合協(xié)議要求點對點的通信。即可實現(xiàn)一個具有CSMA\CA意義的無線通信網(wǎng)絡。2 無線通信網(wǎng)絡的實現(xiàn) 單片機與無線模塊 51單片機的性能與使用本設計選用被普及使用的性價比很高的微處理器AT89S52作為系統(tǒng)核心，它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 它還有256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。它來控制nRF2401可以很好的互相配合，發(fā)揮各自的功能。(2) 最高工作速率2Mbps，高效GFSK調制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合。(4) 內(nèi)置硬件CRC 檢錯和點對多點通信地址控制。(6) 天線，體積小巧15mm X29mm。(8) 內(nèi)置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括DC/DC 開關電源均有很好的通信效果。關于nRF2401的內(nèi)部模塊結構圖參照下圖21：圖21 nRF2401的內(nèi)部模塊結構圖 單片機與無線模塊的接口—SPI總線SPI 就是串行外圍設備接口，是一種高速的、全雙工、同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB 的布局上節(jié)省空間，提供方便。SPI 的工作模式有兩種：主模式和從模式，無論那種模式，都支持3Mbit/s的速率，并且還具有傳輸完成標志和寫沖突保護標志。收發(fā)模式由器件配置字決定，由于篇幅所限這里只介紹將Enhanced ShockBurstTM收發(fā)模式及其配置和應用。與射頻協(xié)議相關的所有高速信號處理都在片內(nèi)進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用(低速微處理器也能進行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時間短，抗干擾性高。Enhanced ShockBurstTM發(fā)射流程：(1). 把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時序送入nRF24L01。(3). 微控制器把CE置高（至少10us），激發(fā)nRF24L01進行Enhanced ShockBurstTM發(fā)射。Enhanced ShockBurstTM接收流程：(1). 配置本機地址和要接收的數(shù)據(jù)包大??；(2). 配置CONFIG寄存器，使之進入接收模式，把CE置高；(3). 130us后，nRF24L01進入監(jiān)視狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)包的到來；(4).當接收到正確的數(shù)據(jù)包(正確的地址和CRC校驗碼)，nRF2401自動把字頭、地址和CRC校驗位移去；(5). nRF24L01通過把STATUS寄存器的RX_DR置位(STATUS一般引起微控制器中斷)通知微控制器；(6). 微控制器把數(shù)據(jù)從NewMsg_RF2401 讀出；(7). 所有數(shù)據(jù)讀取完畢后，可以清除STATUS寄存器。 配置無線模塊實現(xiàn)點對點的通信首先，參照附錄硬件電路，并根據(jù)SPI總線的時序格式寫出SPI讀寫函數(shù)見附錄1。 最后，即可通過下面兩個函數(shù)方便的實現(xiàn)指定字節(jié)數(shù)，和指定地址的發(fā)送與接收。接收函數(shù)為：jieshou(uchar *f,uchar *s),指針f，s分別為存放數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和接收地址。通過軟件對不同的nRF2401分配不同的地址，至此，用發(fā)送和接收函數(shù)即可進行點到點自由通信。凡將地理位置不同，并具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)或者MCU通過通信設備，且以功能相對完善的網(wǎng)絡軟件（主要是網(wǎng)絡協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享的系統(tǒng)。 點對多點的網(wǎng)絡多采取輪詢的結構，一個輪詢通信系統(tǒng)主要包括一個主站和多個連接到該主站的子站。地址控制部分把一個預定的輪詢周期分成多種類型的輪詢間隔，其中每個輪詢間隔具有一個不同的輪詢次數(shù)，并且保持對應于相應輪詢間隔的輪詢目標子站的地址。每一個子站包括另一個輪詢控制部分，它在該子站被主站輪詢時發(fā)送一個答復。而它的缺點是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性很差，因為任何一個站占用無線介質的時間都是未知的。 單片機的rs232串口在通信過程中的應用 串口通訊對單片機而言意義重大，不但可以實現(xiàn)將單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C端，而且也能實現(xiàn)計算機對單片機的控制。波特率（Boud Rate）就是在串口通信中每秒能夠發(fā)送的位數(shù)（bits/second）。其中，模式0和模式2波特率計算很簡單，請同學們參看教科書；模式1和模式3的波特率選擇相同，故在此僅以工作模式1為例來說明串口通信波特率的選擇。在此模式下波特率計算公式為：波特率=（1+SMOD）*晶振頻率/（384*（256TH1））其中，SMOD——寄存器PCON的第7位，稱為波特率倍增位； TH1——定時器的重載值。這要根據(jù)系統(tǒng)的運作特點，確定通信的頻率范圍。使用同一晶振頻率在選擇不同的通信速率時通信時鐘誤差會有很大差別。在本設計中所有站收到的和發(fā)送出的數(shù)據(jù)（除系統(tǒng)時鐘數(shù)據(jù)外）都會被MCU都會通過RS232串口上傳到PC機，并通過串口調試助手軟件顯示在電腦上。3 CSMACA的多點多主機式無線網(wǎng)絡的具體實現(xiàn)方法物理層： 全球開放ISM 免費使用頻段。數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)幀格式為前導碼地址(35字節(jié))9位(標志位)數(shù)據(jù)132字節(jié)CRC校驗數(shù)據(jù)幀格式地址、數(shù)據(jù)和CRC校驗的字節(jié)數(shù)有MCU配置控制。傳輸層：每次發(fā)送數(shù)據(jù)之前進行載波監(jiān)聽，當檢測到載波之后，自動轉換載波頻率，再次監(jiān)聽..直到發(fā)現(xiàn)空白頻段，在空白頻段首先發(fā)送一個字節(jié)的詢問字節(jié)，若正確接收到對方的應答則開始正常通信，若超時未收到應答則說明通信沖突，系統(tǒng)會隨機延時一段時間重新詢問，繼續(xù)上邊的過程。應用層：在這里只是在每秒三次時間信息作為沖突演示的對象。網(wǎng)絡實現(xiàn)的主程序見附錄4。標準TTL輸入高電平最小2V，,。LSTTL輸入高電平最小2V，輸出高電平最?、?，Ⅱ、Ⅲ,輸入低電平最大Ⅰ，Ⅱ、Ⅲ，輸出低電平最大Ⅰ，Ⅱ、Ⅲ。 兩種電平供電與轉化的解決方案 在本設計中采用1117—。 表51 P1的特殊功能引腳號第二功能T2(外部定時計數(shù)器輸入),時鐘輸出T2EX(定時計數(shù)器T2的)捕捉重載觸發(fā)信號MOSI(在線編程系統(tǒng)用)MISO(在線編程系統(tǒng)用)SCK(在線系統(tǒng)編程用)表52 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(shù)據(jù)存儲器寫選通 /RD外部數(shù)據(jù)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。5%，即 ～?！　∧壳盀橹?，單片機復位電路主要有四種類型：（1）微分型復位電路；（2）積分型復位電路；（3）比較器型復位電路；（4）看門狗型復位電路。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當?shù)慕咏?，在這個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶 振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。單片機內(nèi)部串口與RS232電平轉化電路： 圖53 單片機內(nèi)部串口與RS232電平轉化電路 電平轉化圖54 1117 單片機和nRF2401的連接圖55 nRF2401接口電路見附錄6 6 結論本設計采用以CSMA/CA為基礎的無線網(wǎng)絡通信協(xié)議，以89S52和nRF2401為硬件平臺，不僅有處理突發(fā)性多主式通信需求的能力并具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，和自動識別路由的能力。同時本系統(tǒng)具有很好的擴展性能。通過這次比較完整的無線網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦編程等專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。各種系統(tǒng)的適用條件，各種元器件的選用標準，各種程序的實用算法，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表