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 0 1 0 0 1 1 0
_________|-|_|-|_|-|___|--|_|--|_|-|__|--|_|---|_________
A B C D E F
A: 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:http://202.103.67.224/shaoshan/mu/mcu/rftest1.rar PC端源代码下
载:http://202.103.67.224/shaoshan/mu/mcu/scommtest.rar PC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