實戰微功耗SimpliciTI無線網絡
一、 什么是SimpliciTI無線網絡?
無線節點和節點間,無線節點和無線網關間,要進行無線網絡通訊,必然需要一個大家都明白的通訊規范和約定,這就是無線通訊的協議,SimpliciTI 通訊協議是一種入門級別的通訊協議;由美國TI公司開發,是一種免費的通訊協議,協議非常小,只占了無線單片機閃存中的 8K字節。對于希望入門無線傳感器網絡和短距離無線數據通訊而言,是一個非常理想的敲門磚;SimpliciTI 通訊協議雖然很小,但是,麻雀雖小,五臟俱全,SimpliciTI 通訊協議包括了網絡加入,網絡管理,低功耗,無線跳頻通訊,網絡抗干擾等多種技術,而這些技術,正是無線傳感器網絡的核心技術,對于初學者而言,掌握這些基本技術,將為進一步學習ZIGBEE技術,WI-FI技術,藍牙技術,3G通訊技術打下良好的基礎;
SimpliciTI 的網絡拓撲如圖1所示。
圖1 SimpliciTI 的網絡拓撲
SimpliciTI 通訊協議是一種軟件協議棧,需要運行在TI CC2510或者CC1110無線單片機上,許多運行SimpliciTI 訊協議協議棧的無線單片機,就構成了SimpliciTI 網絡的基本部件,包括:網關(AP),終端節點(ED)和轉發節點(RE);
CC系列無線單片機由一個高性能的8051微控制器和一個2.4GHZ的無線收發器集成組成,功能強大,價格低廉,芯片原理見圖2所示。
圖2 CC2510無線單片機電路原來圖
二. 選擇SimpliciTI無線網絡開發工具
開發一個SimpliciTI 網絡系統,其本質上和開發一個典型的單片機系統的過程類似,但是也有很多不同;類似的方面是都需要采用C51編程語言,設計嵌入式軟件開發代碼,都需要對這些代碼進行編譯和調試,除錯等;不同是涉及到高頻無線通訊和多點網絡無線通訊,需要有相關硬件(無線通訊模塊,無線單片機開發工具,樣板代碼等)開發工具;
圖三是一套無線龍通訊公司專門為開SimpliciTI 網絡而設計的一套低價格開發工具DIYRF-2510;
圖3 無線龍通訊公司 設計的DIYRF-2510
這套系統可能和面前市場上的單片機系統有很大的不同,包含了三個功能:
1、普通8051單片機學習功能 ,DIY RF-2510系統包括一個類似JTAG功能的非入侵式高級在線仿真器,在不占用單片機任何資源前提下,實現軟件下載,單步,斷點和在C語言水平下實時調試功能,支持功能強大的IAR 電子平臺C51編譯,調試環境。
2、全功能基礎低功耗無線網絡功能展示和測試。
3、SimpliciTI無線基礎網絡軟件協議棧學習和開發功能,包括協議棧源代碼和表演軟件代碼;DIYRF-2510系統由一個無線網關(兼作單片機在線仿真器),兩個無線節點成套而成,無線節點上有較新傳感器和按鍵,顯示功能, 系統全部工作在2.4GHZ 全球免執照頻段。
更大的驚喜是DIYRF-2510 無線節點和網關板上,都有一個無線模塊擴展插座,在插座上擴展上對應的無線龍無線模塊,就可以容易升級到更高級的無線網絡開發,例如 ZigBee網絡開發。同時用同樣方法,我們也可以容易升級到我們陸續微功耗Wi-Fi、藍牙 ,3G無線網絡開發。DIY-2510開發系統全套系統零售價僅僅為395元人民幣!用戶到www.DIYRF.com 和www.RFMCU.cn 就可以很容易買到;《無線電》雜志2009年第9期以2萬字的篇幅,詳細介紹了這套系統的使用和如何入門簡單無線網絡;
三、 如何評估和測試SimpliciTI無線網絡功能?
首先,我們需要對SimpliciTI無線基礎網絡的功能進行評估,了解SimpliciTI無線基礎網絡的性能和主要功能;你需要安裝 DIYRF-2510開發系統, 該系統的低功耗無線網絡結構圖如圖4所示。系統結構為使用一根USB電纜,連接網關節點到PC機,將網關通過無線網絡獲得的信息或者PC發出的命令,通過無線網絡傳輸到節點。
無線節點板采用標準AAA電池供電,通過網絡協議,以自組織方式加入網絡,實現將傳感器數據和操作信號,通過無線網絡傳輸給無線網關(GATEWAY)。
圖4 DIYRF-2510網絡結
DIYRF-2510 具有兩種功能,一是評估SimpliciTI無線基礎網絡的功能,二是對SimpliciTI無線基礎網絡進行軟件開發測試;如果你運行SimpliciTI無線基礎網絡評估功能, 首先你需要安裝無線龍DIYRF PC 監控軟件,這非常容易,按照說明書的安裝流程,很容易就完成了安裝,你運行DIYRF 軟件,PC會出現下面的圖5的歡迎圖畫:
圖5 DIY SimpliciTI無線網絡
然后從這里將USB電纜接如PC機USB接口。
圖6 連接你的網關到PC(USB)
點擊開始,軟件自動會搜索,網關的接口,然后出現下面畫面如圖7。
圖7 網關節點在屏幕中
如圖8,安裝你的無線節點的電池,然后打開電池開關到ON,設定DIP開關在全部關閉-000,你可以看見圖9畫面。
圖8 啟動你的無線節點
圖9 看到你的無線網絡中的全部節點
然后你對照說明書,改變PC屏幕上的實驗功能和無線節點上的DIP開關,確定進行下面豐富多彩的各種實驗,包括無線門鈴,無線溫度計,無線遙控器,無線紅綠燈,無線節能路燈控制,無線游戲搖桿等,如圖10所表示。
圖10 看到你的無線網絡中的全部節點
四、實戰開發調試 SimpliciTI 無線網絡軟件和應用
作為一個開始,我們使用兩個無線節點,不需要PC機,實現采用SimpliciTI軟件協議棧相互遙控對方的節點板上的小燈的實際例子。
步驟是:
1、安裝IAR C51編譯軟件(需要自己到IAR網站下載評估版本)。
2、按如下示意圖十一連接仿真器到PC USB 口, 注意這次是不同USB接口。
圖11 連接仿真器到PC USB 口
3、根據需要將仿真器分別連接無線節點板,進行下載和調試,首先進行第一號節點,作為AP使用。
4、打開工程軟件,DIYRF.PRJ 如圖12。該工程文件包括了SimpliciTI全部源代碼和完整的工程文件,表演代碼,作為設計者,你可以容易的修改無線通訊協議棧和你的應用代碼,開發出各種實際無線網絡應用產品;
圖12 IAR平臺 DIYRF工程文件和和源代碼
5、你可以在C語言源代碼中,修改和定義你使用無線節點上那個按鍵發射(也可以做你自己的任何修改),然后繼續編譯,如果提示正確,說明你成功完成編譯。
6、點擊下載,完成編譯好的調試代碼下載。
7、退出下載。
8、按啟動(RESET)開始運行。
9、仿真電纜連接 2號節點,定義為ED(終端節點) ,然后重復3-8步。
10、1號 按下你在軟件中 定義的按鍵,對方相應的燈會亮器,在重復一次,對方燈會熄滅;2號也有相同功能。
 
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