點(diǎn)對多點(diǎn)的多任務(wù)無線通信

時間：2024-05-02 03:34:53 理工畢業(yè)論文我要投稿

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摘要：詳細(xì)介紹無線通信在各種通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，單片機(jī)MCU與無線收發(fā)模塊的硬件接口設(shè)計(jì)，點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信協(xié)議的編寫，點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)打包與解包的軟件設(shè)計(jì)。為無線通信系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)提供了可靠的解決方案。

引言

現(xiàn)代世界是一個高速自動化的世界，各種各樣的設(shè)備除了可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)外，還可以互聯(lián)機(jī)，而最簡單的自動化聯(lián)機(jī)方式就是使用串行通信。隨著時代的進(jìn)步，它并沒有被取代，后倒是逐漸被廣泛應(yīng)用。如今，在許多場合有線連接的方式已經(jīng)不能滿足科技的高速發(fā)展。無線技術(shù)正以一種快速的速度進(jìn)入許多產(chǎn)品，它與線相比主要有成本低，攜帶方便，省去有線布線的煩惱；特別適用于手持設(shè)備的通信、電池供電設(shè)備、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽身份識別、非接觸RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無線232數(shù)據(jù)通信、無線485/422數(shù)據(jù)通信、無線數(shù)字語音、數(shù)字圖像傳輸、智能小區(qū)不停車收費(fèi)、銀行智能回單系統(tǒng)等。在如此多的無線系統(tǒng)應(yīng)用中，無線通信的協(xié)議自然顯得特別重要。無線通信協(xié)議的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全性、誤碼率以及系統(tǒng)運(yùn)行的速度。本文以上海桑博科技有限公司的STR-2無線收發(fā)模塊為例，詳細(xì)介紹無線收發(fā)模塊與各種單片機(jī)的硬件接口設(shè)計(jì)，點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信協(xié)議的數(shù)字打包格式、解包程序以及相關(guān)軟件設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)概述

1.1 鏈狀點(diǎn)對多點(diǎn)系統(tǒng)

圖1所示的系統(tǒng)是由一臺中央監(jiān)控設(shè)備CMS（Central Monitoring System）和多臺遠(yuǎn)程終端設(shè)備MRTU（Multiple Remote Termial Unit）構(gòu)成的點(diǎn)對多點(diǎn)的多任務(wù)無線通信系統(tǒng)。在中央監(jiān)控設(shè)備CMS與遠(yuǎn)程終端RTU（Remote Termial Unit）之間用多臺中轉(zhuǎn)設(shè)備Tran作為中轉(zhuǎn)站，以便起到暫存數(shù)據(jù)和延伸距離的作用。中轉(zhuǎn)站之間，以單向通信方式進(jìn)行傳遞數(shù)據(jù)。

（1）適用范圍

*傳輸距離遠(yuǎn)的多點(diǎn)多任務(wù)數(shù)據(jù)采集；

*條件惡劣、干擾大、多點(diǎn)多任務(wù)數(shù)據(jù)采集；

*對時間要求不高的各種復(fù)雜無線數(shù)傳；

*智能小區(qū)水、電、煤、曖氣集中抄表系統(tǒng)，各種遠(yuǎn)程集中按防報警系統(tǒng)等。

（2）協(xié)議數(shù)據(jù)包格式

協(xié)議的第一件事就是能夠識別噪志和有效數(shù)據(jù)。噪聲是以隨機(jī)字節(jié)出現(xiàn)的，沒有明顯的結(jié)合方式；噪聲源可以產(chǎn)生任意字節(jié)的組合。在無線通信的過程中，最好能通過一種協(xié)議有效地抑制噪聲的產(chǎn)生。

通過測試和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，0xFF后跟0xAA、0x55在噪聲中不容易發(fā)生。傳輸協(xié)議應(yīng)該在數(shù)據(jù)包前加開始字節(jié)，0xFF后跟0xAA、0x55發(fā)送協(xié)議的開始應(yīng)該是一個任意內(nèi)容的字節(jié)（這是因?yàn)榈谝粋€字節(jié)的數(shù)據(jù)在發(fā)送時容易丟失），然后是0xFF后跟一個0xAA、0x55；接收協(xié)議規(guī)定只接收以0xFF后跟0xAA、0x55開始的包，于是就可以很方便地把以上系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包格式定為：

Lead1Lead2Lead2HeaderLengthHostIDLocaDestinationUnitData1Data2…DatanChecksum　　

Lead為引導(dǎo)字節(jié)

Leader1=0xFF；

Leader2=0xAA；

Leader2=0x55；

Header為數(shù)據(jù)包的命令字節(jié)，由此確定數(shù)據(jù)包的類型；

Length為數(shù)據(jù)包包含的Length字節(jié)之后的所有字節(jié)的長度；

HostID為主機(jī)地址；

Local為本地機(jī)地址；

Destination為目標(biāo)地址；

Unit為RTU地址字節(jié)；

Data為數(shù)據(jù)包字節(jié)；

Checksum為校驗(yàn)字節(jié)。

1.2 星狀點(diǎn)對多點(diǎn)通信

圖2系統(tǒng)是由一臺中央監(jiān)控設(shè)備CMS和多臺遠(yuǎn)程終端設(shè)備MRTU構(gòu)成的點(diǎn)對多點(diǎn)多任務(wù)無線通信系統(tǒng)。在中央監(jiān)控設(shè)備CMS與每一臺遠(yuǎn)程終端RTU都以雙向通信方式進(jìn)行傳遞數(shù)據(jù)；特別適用于數(shù)據(jù)量大，對時間要求較高的場合。