采用主從方式實現(xiàn)點對多點的無線數(shù)傳設計

摘要：針對無線傳輸容易發(fā)生頻段沖突，數(shù)據(jù)丟包等現(xiàn)象，采用主從分布式、雙無線收發(fā)芯片、跳頻技術及隨機延時的思想實現(xiàn)點對多點的無線數(shù)傳系統(tǒng)設計，提高無線數(shù)據(jù)傳輸的準確性、實時性和可靠性。該系統(tǒng)由單片機、主無線模塊和從無線模塊等組成，具有成本低廉，實現(xiàn)簡單等優(yōu)點。
關鍵詞：主從分布式；點對多點；無線數(shù)據(jù)傳輸；跳頻技術

0 引言
隨著嵌入式技術、集成電路、自動化控制及無線通信技術的迅速發(fā)展，各種終端設備之間的聯(lián)系已經(jīng)從電線與接口的束縛解放了出來。無線通信技術與有線通信技術相比，有成本低、攜帶方便、不必穿墻鉆孔布線、搭建網(wǎng)絡簡單快捷等優(yōu)點。特別是在有線網(wǎng)絡不通暢或由于現(xiàn)場環(huán)境因素的限制不便架設線路的情況下，使用無線通信技術進行數(shù)據(jù)采集、傳輸顯得更加實用、高效、快捷。
無線設備間的互連操作隨處可見，其核心問題是設備間通信。如何實現(xiàn)一個接收端與多個發(fā)送端之間的數(shù)據(jù)傳輸以及如何更有效的解決無線通信時的防碰撞問題，本文采用主從分布式、雙無線收發(fā)芯片、跳頻技術及隨機延時的思想實現(xiàn)點對多點的無線數(shù)傳系統(tǒng)設計，提高無線數(shù)據(jù)傳輸的準確性、實時性和可靠性。

1 系統(tǒng)的基本結構
點對多點無線數(shù)傳系統(tǒng)的結構框圖如圖1所示，由一臺主無線模塊和多個從無線模塊構成，可以實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的雙向傳輸。每個從無線模塊都有獨立的CPU，與主無線模塊的通信互不影響，不會因某個無線模塊的故障而使整個系統(tǒng)失去控制，不僅能提高系統(tǒng)的可用性，更便于維護。

主無線數(shù)傳模塊：負責將外圍設備或PC的測控(查詢和設置)指令發(fā)送給從無線數(shù)傳模塊，并對外圍設備返回的應答數(shù)據(jù)(正常數(shù)據(jù))或外圍設備主動上傳的報警數(shù)據(jù)(異常數(shù)據(jù))進行適當處理(校驗、拆包、組包等)，通過RS 232總線或RS 485總線傳給外圍設備或PC。
從無線數(shù)傳模塊：負責將主無線數(shù)傳模塊傳送來的測控指令通過RS 232總線或RS 485總線傳給外圍設備，及將外圍設備的應答數(shù)據(jù)或報警數(shù)據(jù)傳送給主無線數(shù)傳模塊傳。

2 系統(tǒng)的硬件設計
無線數(shù)傳系統(tǒng)的硬件框圖如圖2所示，本系統(tǒng)采用目前比較流行的低功耗、抗干擾能力強、誤碼低的射頻收發(fā)芯片CC1100，51單片機處理器，RS 232總線／RS485總線，電源模塊，撥碼開關等研制無線數(shù)傳模塊。為避免PC機與多外圍設備或外圍設備之間的數(shù)據(jù)碰撞，采用一主多從模式，并在主無線模塊上接兩片射頻收發(fā)芯片，其中一片用于正常數(shù)據(jù)的傳輸，另一片用于異常或報警數(shù)據(jù)的傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性與可靠性。而從無線模塊上只接一片射頻收發(fā)芯片，兼顧正常和異常數(shù)據(jù)的傳輸。

3 系統(tǒng)的軟件設計
3．1 單片機通信程序設計
在點對多點的無線數(shù)傳系統(tǒng)中，無線通信軟件設計特別重要，軟件設計的好壞直接關系到數(shù)據(jù)通信的準確性及實時性、系統(tǒng)的可靠性等。采用KeilC、匯編語言及C語言相結合開發(fā)。用匯編語言編寫部分與硬件相關的程序代碼，最大限度地發(fā)揮硬件的功能，能夠根據(jù)特定的應用，而對代碼做優(yōu)化處理，從而提高程序的運行速度。軟件開發(fā)的主體部分用C語言編寫程序代碼，如頻率的設置、資源／重要變量的初始化、數(shù)據(jù)的解析處理等，具有項目開發(fā)周期短、可讀性強、可移植性好等特點。
為了避免同頻干擾的問題，系統(tǒng)采用時分技術將系統(tǒng)主無線數(shù)傳模塊與任一從無線模塊之間的通信采用時分的方式分開，每個從無線數(shù)傳模塊都有一個獨立的ID(地址)，采用帶地址碼的數(shù)據(jù)幀發(fā)送數(shù)據(jù)或命令。