无线通信协议编写.doc

单片机无线通信模块开发与应用（五）好久没发贴了,这场病病得不轻啊,不过病早好了,这次延误是因为在北京接了个项目,而且正好是关于这套系统的应用,所以干脆就拖了一段时间.说正题了.前面那么多贴子只是一些外围的制作和设计,但没有外围的建设怎么能做出好东西呢?呵呵,这次给大家发点正经东西,相信这就是大伙儿最关心的部分-通信协议,其实也不能称其为协议,只能叫做射频编码,为了便于理解起见才叫它通信协议的,大家心里清楚这点就行了,免得说我混淆视听.通信协议分成硬件层和软件层,硬件层,即数据的电信号表示方法,而软件层,指的是数据包的处理.由于软件层定义很广,且跟应用场合相关,不同的应用可能使用完全不同的协议,所以这里就只说说如何传输数据包吧.相信大家都有这能力进行下一步的扩展.我也会在今后的贴子里给出一些应用的实例,以供参考.我看到论坛上有些朋友之前也做过无线模块的应用,却不成功,例如明浩提过他做的232无线模块,干扰很大,通信不能进行.为什么会这样呢?要解释这问题,先要说说无线模块的结构和特性:发射:无线模块使用一个三级管进行射频发射,从说明书上可看到,当连续发送时间高于5毫秒时,发射效率会降低.接收:超再生电路.超再生电路有一个特性,即在没有信号时会收到大量的白噪声,接收模块已经对该噪声进行了处理,白噪声被大幅度削弱了,但是,这并不是说噪声就完全消除了,事实上,当信号源停止发射后几毫秒,噪声会再次出现,也就是所谓的零电平干扰,根据说明书的提示,这段时间大约为5毫秒.别外,说明书上也指出,信号发射的宽度不应小于0.08毫秒,占空比也不能太大,否则很容易受到干扰.从上面的资料,我们可以很轻易地分析出干扰来源.根据资料,我们可以得出一个大概的设计原则:1.占空比有限制,我们人为限制到1:4之内.2.发射时间小于3毫秒.3.两次发射的间隔小于3毫秒.4.正式发射信号前要使用前导信号,以消除零电平干扰.根据上面几点,我参考红外信号算法,写出了发送一字节的算法:1.高低信号电平交替使用,与实际被发送数据的电平值无关,而发送宽度及两次发送的间隔宽度,与被发送数据的电平值相关,对应关系在后面作出描述.2.以宽度为0.6毫秒的宽度表示位低电平.3.以宽度为1.2毫秒的宽度表示位高电平.4.以宽度为1.8毫秒的宽度表示数据正文的发送与结束.以下给出流程:1.从零电平开始,交替发送/停止宽度为0.6毫秒的信号,数量为单数个,最少要有2个,发送完后信号电平自然回到高电平,这里,我称该组信号为前导信号,用来清除零电平干扰.前导信号的第一个信号很可能会丢失,但其设计目的本来就是用来丢失的,所以无须关心接收方实际收到的数量,该信号在接收方接收时只要收到一个即可.2.发送一个宽脉冲,作为数据引导,指示下一个信号将是数据正文.由于有前导信号保护,该信号不会丢失.3.发送数据正文的各个位,低位在前,从bit0开始,位的值为0时发送0.6毫秒信号,值为1时发送1.2毫秒脉冲.这里要再次说明,所谓发送信号,并不等于发送射频信号,关闭射频同样是发送信号.4.发送一个宽脉冲,作为结束信号,表示数据发送完毕,脉冲结束后射频信号正好自然转为停止发送,即零电平.上面的文字说明有点复杂,下面给出图示,图示中的字节数据值为十六进制数A6,图中高电平时为发送射频信号: 1 01 0 0 1 1 0_|-|_|-|_|-|_|-|_|-|_|-|_|-|_|-|_ A B C D EFA: 无关信号,可能为任何电平值.此时数据还未开始发送,不关心其电平为何值.B: 前导信号,交替发送/静默0.6毫秒.C: 引导信号,静默1.8毫秒.D: 一字节数据正文,用发送/静默0.6毫秒表示0,发送/静默0.6毫秒1.2毫秒表示1.E: 结束信号,发送射频1.8毫秒.F: 无关信号,可能为任何电平值.此时数据已经发送完毕,不关心其电平为何值.看图是不是清楚多了?如果还不懂,那我也没办法了.接下来是一个写好的例子,发送和接收例程都有,一次发送或接收24个字节定长数据包.程序使用了并行工作机制,发送和接收可同时进行,但由于发送与接收共用同一个内存块作缓冲区,所以应用时不能时调用,有兴趣的可以自已改改程序,使用独立的缓冲区,这样就可以同时发送和接收了,但我个人认为意义不大,因为收到的数据就是自已发的数据,没什么实际用处.晶振采用22.1184M,串口通信速率115200bps如果使用11.059M,232串口通信速率要改成57600.MCU端源代码下载:24/shaoshan/mu/mcu/rftest1.rarPC端源代码下载:24/shaoshan/mu/mcu/scommtest.rarPC端代码默认端口是COM4,自已改改吧,改成你要的就行了,具体怎么改,去上一讲里面找.由于单片机的内存限制,数据包不能做得太大,同时,长数据包比短数据包的受干扰机率更大,所以,24字节是一个比较实用的值.经测试,发送接收全部不用天线,发射电压为5V时,传输距离5米,如果加上25公分天线,传个几十米不成问题,想要更远则要提高发射电压了,电压上限为12V,理论上应该有300米,由于我自已的应用场合是家用,所以没测试过,不知道实际有多远.使用例子的时候注意一下,测试程序main()的发送与接收是用条件编译分开的,下面的代码中已有说明.发送与接收要单独编译和烧片,要两套硬件才能完成测试.在正式应用中,应注意一点:收发程序都并非退出后就有数据的,一定要重复调用,直到满足特定条件.并且,每两次调用的时间间隔不能超过50微秒,否则会丢失数据.为什么要将程序写成这样?是因为,写成这样子,我们就可以在发送和接发数据的同时作一些别的事情,例如键盘扫描,红外发送接收,LED数码管驱动等.#if 1/测试时,发送方写#if 1 接收改成 #if 0 /正式应用的话,请将程序插入你自已的应用中,收发不能同时执行. /调用格式: /while(w_send_step 6 + W_BUF_LEN * 8) / w_send(); / /这里可写些别的代码,例如键盘扫描,LED驱动等,但时间不能超过50uS / /while(w_recv_step = 3 + W_BUF_LEN * 8) / w_recv(); / /这里可写些别的代码,例如键盘扫描,LED驱动等,但时间不能超过50uS /if(send_over) for(i=0; iW_BUF_LEN; i+)w_buf = out_data+; START_SEND();w_send();#elsew_recv();if(recv_over) for(i=0; i4; i+)serial_out(w_buf); START_RECV();#endif测试应注意,例子中用到了串口调试,用于显示接收到的数据,所以得做一个上一节所讲的串口通信线才行,不然看不到效果.再次说明,晶振采用22.1184M,串口通信速率115200bps如果使用11.059M,232串口通信速率要改成57600.另外,每次接收到的数据只输出了头4个,不要以为是每次只收到了4个字节,因为输出例程没有使用并行工作机制,一次输出24个字节的数据会占用大量时间,使射频接收程序错过数据接收时机,造成数据包丢失.事实上,以程序中用到的115200bps为例,每次最多只能向串口输出10个左右数据.后面的数据显示出来意义也不大,只要头几个字节接收正常,后面的数据一般都不会有问题,如果你愿意,可以在数据包内再加上校验和.例子中的引脚定义原来的设计有些不同,我原来的设计是P3.5接接收模块,后来改成P3.2了,大家可以根据自已实际的接法改一下程序,也可以直接改一下接线,由于程序工作于查询模式而不是中断方式,所以接哪