基于无线网络的智能节点设计

电气时代2005年第2期|81EA应用与方案工业控制在工业控制自动化网络中多得到了广泛的应用物理层目前物理层还局限于电缆和光纤系统方案无线网的组成主要有网络扫描器O和无线网适配器P设备间依靠无线电通信440MHzISM频段抗干扰能力强无线网适配器连接到计算机网络扫描器用于网络监听网络1中的节点Q可以看作是连接两个不同协议网的网桥MCU无线电收发器MCU是系统的核心读取状态值所有节点的无线电发射器与无线电接收器工作在同一频率无线电发射器/接收器有集成化的模块可以参考CPLD用硬件描述语言VerilogHDL设计CPLD电路在这里起到一个协议芯片的作用发的时候可以在线监听b.用硬件实现数据链路层协议提高系统的实时性网络忙时自动重发过滤无关报文只有缓冲区刷新时才引起MCU中断反映节点或网络当前通信状态前者用于节点间的报文交换标识符有两个具体的含义二是在仲裁时代表了报文发送的优先级(标识符越小优先级越高是否分段等信息如IO控制数据CRC序列用于数据校验让所有节点的无线电通信频率工作在同一点上降低系统成本所有的节点都能接收基于无线网络的智能节点设计报文可以按照优先级先后发送而不会冲突应用层引入对象建模基于连接的思想和生产者/消费者网络模型万方数据82|电气时代2005年第2期EA应用与方案工业控制到但当多个节点同时发送信号时这就要引入仲裁机制使得同一时间点只能有一条报文在发送a.扫描器监听到网络空闲时发送总线空闲指令b.各个节点收到总线空闲指令后即从而节点发送的请求帧在时间上是错开的示意图参见图3从中找出标识符优先级最高的报文d.在T1时间段就获得总线占有权与之有连接关系的节点则接收数据触发新的一轮仲裁对象编址它将网络节点抽象为若干个对象类的集合具有自己的属性和服务一个节点中可以存在多个相同对象类的实例根据节点的MACID值确定当前网络哪个设备被访问对象类#属性#注意当实例编号为0时对象类一级的操作不依赖于对象的具体实例它清晰地再现了网络操作的过程为了对众多的节点实例服务等进行标识并对其进行编址无线网是一种基于连接的通信技术必须先建立连接可通过发送释放连接或删除连接来断开连接这个通信会自动断开以释放资源显示信息连接和I/O数据连接生产者/消费者(Producer/Consumer网络模型消费者是指接收数据的节点设备消费者或两者皆是适合于点对点的通信生产者在网络上发出一个数据帧后因此可实现点对点它的格式与传统的源/目的格式的比较如图5所示当一个设备给其他多个设备发送同一信息时其他设备便都能接收到该数据从而节省了大量的时间另外节点设备可实现精确的同步化可组成主/从无线网可用于工业控制场合或数据采集场合在物理层上采用了无线电通信的方式而且省去了繁琐的铺线环节提高了系统的整体性能EA(收稿日期64bytes15bit1bit6bit帧起始标识符控制场数据场CRC序列CRC分界符帧结束表2短帧格式图5源/目的模型与生产者/消费者模型a源/目的模型b生产者/消费者模型ab图3报文仲裁TDMA示意图万方数据基于无线网络的智能节点设计作者:徐东方,胡仁杰作者单位:东南大学电气工程系刊名:电气时代英文刊名:ELECTRICAGE年,卷(期:2005,(2引用次数:2次引证文献(3条1.王刚.夏平.陈仲滔智能家居无线远程控制技术[期刊论文]-电脑开发与应用2008(032.郑君刚.吴成东.韩中华.杨英翔基于nRF2401的智能家居无线网络节点设计[期刊论文]-低压电器2007(