nRF24LE1无线监控通信开发文档
跳频（FHSS）是收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化，也就是说,通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。与定制通信相比，跳频通信比较隐蔽且难以被截获——只要对方不清楚载频跳变的规律,就很难截获我方的通信内容。FHSS不是抑制干扰，而是容忍干扰。每个数据包都会被校对，如果它被破坏，这个数据包将不能再用，随后使用下一个传输频率的通信会提供正确的数据包。因而FHSS传输速度较慢却稳定可靠。对于本系统而言，跳频可以提高通信的安全性和可靠性，但是，跳频通信需要通信双方都一直在线，这样不利于系统低功耗实现。
载波监听（CSMA）比起前面的FDMA、TDMA、FHSS，能更好的利用资源，因为这种通信方法在发送数据之前，一直在检测大气中是否存在相同频率的载波。如果在当前时间中有相同频率的载波，就不发送数据；如果大气中没有相同频率的载波，表明现在空间资源没有被占用, 可以发送数据。这样不仅提高了空间资源的利用效率，也提高了通信的可靠性。CSMA既是一种争用型的介质访问控制协议，又是一种分布式介质访问控制协议，网络中各个节点都能独立的决定数据帧的发送与接收。每个节点在发送数据之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送数据帧。如果两个以上的节点同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，发送的帧为无效帧，应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费；然后根据节点的ID号延时一段时间后，再重新争用介质，重发数据。
相对来说，CSMA原理比较简单，技术实现容易，网络中各工作站处于平等低位，不需集中控制, 不需提供优先权。因此，如图6.1所示，本系统采用载波监听和据ID号延时的方法来实现一对多的无线数据传输。
准备发送数据根据ID号相应延迟Y载波监听RPD = 1？N发送相应数据 图6.1 载波监听流程图
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本系统采用载波监听具有诸多优点。比较简单，技术容易实现，可以提高开发效率；无用节点可以睡眠，达到低功耗功能。
6.2 通信协议设计
首先，要设定表2.2增强型ShockBurst包格式中载荷的数据结构，如表6.1所示。
帧头 1 byte 类 ID 1 byte 设备ID 1 byte 数据长度 1 byte 数据 0~26 byte 总帧数 1 byte 帧号 1 byte
表6.1 载荷的数据结构
? 帧头：通过帧头来判断数据的类型，有：主机申请数据；传感器触发；加入
网络；退出网络；广播信号。根据不同的帧头，确定对载荷采取不同的处理。 ? 类ID：划分不同类型的设备。 ? 设备ID：划分同类型的设备。
? 数据长度：为数据的长度，取值为0~26。 ? 数据：0~26 byte。
? 总帧数：一个数据包总帧的个数。 ? 帧号：表示现在传输的是第几帧数据。
帧头，ID号，数据长度，数据都由ARM处理器部分通过SPI发过来；单片机再通过SPI传给RF部分，RF部分再自动的把它组装成无线传输的数据格式，通过无线传输；总帧数和帧号，可以保证断点续传。
如表6.2所示，为针对此监控项目所设计的通信协议。
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序号 同步时段 主机索取数据（点到点数据交换时段） 主机发送；主机发主机接主机接收；主机接主机先从机接收 送；从机收；从机从机发送 收；从机发送后接收 发送 发送 接收；从机先接收后发送 0xDD 0xFF 0xEE 0x88 0xB0 0x80 对于广播信号，类ID和设备ID全为oxFF，则全部节点都可接收到此帧；再判断Data1和Data2是否和自己的匹配，若匹配，则执行Data3的命令，并在从机申请数据长传时段把主机所需状态信息传给主机。（Integrated Camera Unit在从机申请数据上传时段，上传自己的准备状态，在点到点数据交换时段才进行图片数据的交换） Integrated Camera Unit 0x11；Remote Sensor IR Unit 0x22； Door / Panic Alarm 0x33；Remote Equipment Switch 0x44； remote controller 0x55. 从机的设备ID由主机指定。在加入网络申请帧里，从机的此值为0xFF；当主机给申请的从机确认信息帧里，包含给其分配的设备ID。 0x04 0x04 0x04 0x04 0x04 0 —— —— —— —— 对于遥控器，其命令帧头为0xAA，无论主机何时收到次命令都会优先传输给ARM主机进行处理。初次同ARM主机进行配对，配对完成后，绑定其MAC 33 nRF24LE1无线监控通信开发文档 地址。其命令格式另外定义。 点到点数据交换时段仅为Integrated Camera Unit向主机传输图像数据时段。 ? （注释1）在点对点数据交换时段，总帧数最大为255，最多传输6885Byte。 所以，可以通过控制帧头以达到传输多次的作用。主机索取数据帧头为0x80。但是，要传输数据的节点，当数据<6885B时，从机传输的帧头仍为0x80；当>6885B时，传输给主机的帧头为以0x60开头，到0x6F，共可传输16*FF个Btye。（？？） ? （注释2）命令类型： 0x11：报告从机自己的基本状态； 0x22：向Integrated Camera Unit索取图像命令； 0x33：对Remote Equipment Switch的具体控制； ? （注释4）从机申请数据上传时，一方面，除了Integrated Camera Unit外的 所有节点分机，把自己的信息状态发送给主机；另一方面，Integrated Camera Unit只是上传自己的准备状态，在点到点数据交换时段才进行图片数据的交换。 ? （注释5）问题包括：0x11：传感器被触发； 0x22：门传感被触发； 0x33： 紧急呼叫； 0x44：电量不足 参考文献 [1] 谭晖.nRF无线SOC单片机原理与高级应用[M].北京:北京航空航天大学出版 社,2009. [2] 曹勇，杨涛，冯月晖. 基于nRF24L01的超低功耗无线传感器网络节点设计 [J]. 电子技术应用,2008,(7):45-48. [3] nRF24LE1_Product_Spec_v1_2.pdf. [EB/OL]. 2009.3. http://www.nordicsemi.com/index_popup.cfm?obj=product&act=displayWhitepapers&pro=95&con=data_sheets [4] 李晓东，卫建华.nRF24xx频道避撞及频率捷变技术的实现[J].西安工程科技 学院学报,2007,(2).226-229 34 nRF24LE1无线监控通信开发文档 [5] 喻金钱，喻斌.短距离无线通信详解—基于单片机控制[M].北京:北京航空航 天大学出版社,2009. [6] 李文仲，段朝玉.短距离无线数据通信入门与实战[M].北京:北京航空航天大 学出版社,2008. 35