多功能監(jiān)護(hù)儀的無線通訊系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)設(shè)計為1臺主機(jī)，6臺從機(jī)，采用簡單的輪詢機(jī)制。首先主機(jī)根據(jù)不同的從機(jī)地址，向其中的一臺從機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)請求，在一段確定的時間之內(nèi)，如果沒有得到回傳的數(shù)據(jù)，就可以判斷為超時。如果得到的數(shù)據(jù)有錯誤，nRF24L01會自動啟動錯誤重傳機(jī)制。由于經(jīng)過了CRC校驗(yàn)，可以確認(rèn)上層得到的數(shù)據(jù)就是正確的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)鏈路層，由于上行(數(shù)據(jù)由從機(jī)到主機(jī))和下行(數(shù)據(jù)由主機(jī)到從機(jī))的數(shù)據(jù)量不同，上行的數(shù)據(jù)量較大，是主要的數(shù)據(jù)通道，下行的數(shù)據(jù)量很小，只有一些控制信號，所以上行的數(shù)據(jù)包采用32 B／包，而下行的數(shù)據(jù)包采用8 B／包。按照從機(jī)的UART接收的數(shù)據(jù)速率為19 200 b／s，每秒的數(shù)據(jù)量約為19 200／8 B，即2 400 B／s。按照32 B／包計算，每秒需要傳輸2 400／32包，即75包。從機(jī)使用的控制器只負(fù)責(zé)存儲與轉(zhuǎn)發(fā)，ATmega8具有1 000 B的SRAM，可以開辟出320 B，即10個數(shù)據(jù)包的上行緩沖區(qū)，在每個輪詢周期，每臺從機(jī)傳送320 B的數(shù)據(jù)。所以把輪詢廚期設(shè)為10 ms，在每個輪詢周期內(nèi)，主機(jī)分別與6臺從機(jī)交換一次數(shù)據(jù)，每秒可以有大于10個輪詢周期，射頻部分收發(fā)狀態(tài)的切換時間，只有幾個μs，可以忽略。扣除SPI通訊中協(xié)議的開銷，每秒上行通道可以傳送大于3 200 B的數(shù)據(jù)，這個速度超過從機(jī)從UART接收數(shù)據(jù)的速度，可以保證不丟數(shù)據(jù)。至于下行數(shù)據(jù)鏈路，由于數(shù)據(jù)量很小，可以忽略不計。

　　5 本設(shè)計的亮點(diǎn)

　　為什么不用藍(lán)牙：藍(lán)牙具有完善的協(xié)議層，可以保證不同手持設(shè)備之間數(shù)據(jù)的自由交換，但藍(lán)牙為了確?；Q性而形成的協(xié)議包結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，這不僅導(dǎo)致了其硬件的復(fù)雜性，也大幅度增加了處理量和同步處理需求，導(dǎo)致電池消耗迅速增加。

　　為什么不用WiFi：不可否認(rèn)WiFi具有更好的通用性、更快的數(shù)據(jù)速率，但同樣對接口的硬件具有相當(dāng)高的性能要求，無法與普通的單片機(jī)相連。如果采用更高性能的處理器，會增加硬件的復(fù)雜度和軟件的成本，同時WiFi的高功耗也不適合使用電池供電的多功能監(jiān)護(hù)儀。

　　為什么不使用ZigBee：ZigBee也是一種近距離低速率數(shù)據(jù)交換的可選設(shè)計，但ZigBee的傳輸速率只有250 k／s，不能滿足本系統(tǒng)的需求。ZigBee協(xié)議復(fù)雜、開發(fā)難度大、周期長，這進(jìn)一步限制了中小廠商的使用。

　　6 結(jié) 語

　　本嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該以系統(tǒng)本身的需求為中心，而不能把一個系統(tǒng)的設(shè)計生搬硬套到另外，一個系統(tǒng)上。另外一個優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)還要兼顧硬件、軟件、功耗、應(yīng)用環(huán)境等各種因素。