电子发烧友网 > 通信网络 > 正文

CSMA/CA协议的实现及实现小型ZigBee通信系统个构建

2020年01月16日 10:07 次阅读

本文中CSMA/CA协议的实现基于MCl3213芯片。构建了1个小型ZigBee通信系统,仅使用了MCl3213的物理层无线收发功能和内嵌单片机,所以本算法实现也可以移植到433 MHz通信等其他短距离无线通信系统中。

1、 MCl3213芯片及通信小系统

MCl3213集成了1个符合IEEE 807.15.4协议的2.4 GHz收发器和飞思卡尔公司的低电压低功耗HCS08单片机核心,并带有嵌入式闪存、UART接口、低压中断和键盘中断等功能。MCl3213支持专用点到点、简单星形和MUSH网络,以及采用Figure 8 Wireless Z-stack的符合ZigBee标准的网络。

本设计只使用了MCl3213的1个串口,连接电脑或者传感器,用于从电脑接收需要通过无线发送的数据,并把无线接收到的数转发到电脑。

(1)数据发送

数据发送主程序的流程如图1所示。

CSMA/CA协议的实现及实现小型ZigBee通信系统个构建

(2)CSMA_MAC协议及3次重发的实现

流程如图2所示。

CSMA/CA协议的实现及实现小型ZigBee通信系统个构建

(3)无线接收数据至串口的实现

流程如图3所示。

CSMA/CA协议的实现及实现小型ZigBee通信系统个构建

2、无线状态转换图

程序上电初始化后,第一次的无线状态为INITIAL_STATE初始化状态。初始化状态后,无线模块进入RX_STATE接收状态,将模块的接收天线打开。而后进入WAITING_FOR_ACK等待状态,等待接收无线数据。当接收到无线数据时,根据WT_Txbuffer0_Flag来判断此时接收到的数据帧为ACK还是数据帧:如果WT_Txbuffer0_Flag=0xff,则说明此时接收到的数据帧为ACK,进入WAITING_ACK处理,处理完毕,无线模块重新进入RX_STATE接收状态;如果WT_Txbuffer0_Flag=0x00,则说明此时接收到的数据为无线发送来的数据帧,进入GOOD_PACKET好包状态,处理完毕,无线模块重新进入RX_STATE接收状态。

无线状态转换图如图4所示。

CSMA/CA协议的实现及实现小型ZigBee通信系统个构建

3、实现协议的关键

①串口数据帧的拷贝。为保存串口接收到的数据帧,并为以后能区分缓存不同的数据帧,设计了能缓存4个数据帧的缓存空间。在接收到串口的数据帧时,跟原来直接处理数据的做法不同,新的程序中,首先将数据存在缓存区中,如果缓存区满,则不再保存新的数据帧。

②串口缓存区数据帧的处理顺序。按照接收到数据的先后顺序进行处理。

③随机退避的处理。由于MCl3213不仅需要发送数据和接收数据,还需要与串口进行通信,此处随机退避采用中断方式,当退避时间到时,置退避时间完成标志位,而后进入随机退避完成的处理过程。

④无线数据帧3次重发的实现。DATA类型的数据如果发送不成功,需要有3次重传机制,实现过程与之前有很大不同。当数据发送成功后,在一定的时间内等待ACK,如果没有接收到ACK,则判断是否重传3次。

若未到3次,置重传标志位,重传数据帧,否则丢弃此帧。随机退避次数大于最大退避次数时,同样判断是否重传3次:若未到3次,置重传标志位,重传数据帧,否则丢弃此帧。在此帧数据没有发送成功,并且重传次数未到时,不处理之后的数据帧,保证重传的数据帧是需要重传的数据帧。

⑤无线模块的状态切换。为了保证无线模块状态切换的时序没有错误,防止由于无线模块状态切换而导致的严重问题,在CSMA_MAC协议实现过程中,无论对无线模块进行了什么操作,最终都需要把无线模块的状态置为RX_STATE,打开无线模块的接收天线。

⑥串口数据帧3次重发的实现。DATA类型的数据帧发送完成后,如果在一定的时间内未收到ACK,将对数据进行重发,直至收到ACK;或者重发超过3次,丢弃此帧。

4 、测试结果

在我们搭建的一个无线定位小系统测试中,定位节点与定位卡通信,工作正常;两个定位节点之间的通信,定位节点收发状态正常,工作正常;定位节点将接收到的定位卡的数据帧转发至PC上,经过定位算法处理后,定位误差在2 m范围之内。

5、结 语

本文基于ZigBee基带芯片实现了简单的CSMA/CA协议,同时也适用于其他短距离无线通信系统。已经在1套433 MHz定位系统中使用了同一协议,收到了良好的效果。本文介绍实现的只是基本的CSMA/CA协议,在应用于不同的无线通信系统中时,可以根据系统的特点再加以改进,就可以达到更好的无线通信效果。

责任编辑:gt

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播

电子发烧友观察

一线报道 · 深度观察 · 最新资讯
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

Zigbee系统开发

zigbee培训课程主要培养学员对zigbee协议和协议栈的理解,并且配合使用华清提供的相关开发套件,完成zigbee相
发烧友学院发表于 2018-11-01 00:00 6839次阅读
Zigbee系统开发

基于802.11协议数据链路层的MAC子层实现的...

试验表明:网络接口处于睡眠状态时能耗特别低,处于空闲模式时的功率消耗与处于接收、发送模式时的功率消耗....
发表于 2020-01-16 09:58 6次阅读
基于802.11协议数据链路层的MAC子层实现的...

硅3D集成技术解决方案在传感器应用中的主要挑战

从低密度的后通孔TSV 硅3D集成技术,到高密度的引线混合键合或3D VSLI CoolCubeTM....
发表于 2020-01-16 09:53 7次阅读
硅3D集成技术解决方案在传感器应用中的主要挑战

基于射频识别技术实现ETC系统的设计方案

地址到名称的转换可以通过另一个新的套接字函数getnamein{o()进行。getnameinfo(....
发表于 2020-01-16 09:11 14次阅读
基于射频识别技术实现ETC系统的设计方案

Rokid新一代Rokid Glass 2 AR...

Rokid于今日发布了最新一代AR眼镜Rokid Glass 2。
发表于 2020-01-15 17:13 197次阅读
Rokid新一代Rokid Glass 2 AR...

AMD 600系列芯片组将搭配第四代桌面锐龙40...

AMD锐龙处理器的接口一直不变,但是芯片组主板每代都在升级带来新特性,比如X570首发支持PCIe ....
发表于 2020-01-15 15:05 427次阅读
AMD 600系列芯片组将搭配第四代桌面锐龙40...

从“量子”到“区块链”,中国商家盯上时髦科技词汇

但是,这并未阻止卖家投身使用这一科技时髦用语的潮流。这种趋势在去年10月显现出来,当时人们发现北京一....
发表于 2020-01-15 14:53 144次阅读
从“量子”到“区块链”,中国商家盯上时髦科技词汇

物联网标准会是一块难啃的骨头吗

物联网是目前最热门的话题之一,许多厂商都决定投入物联网产业,可是真正的商机是否真如研究机构预测一样如....
发表于 2020-01-15 14:41 42次阅读
物联网标准会是一块难啃的骨头吗

新款AMD 600系列芯片组2020年底推出

据悉,祥硕预计将在今年第一季度开始生产更加便宜的B550和A520芯片组。最新的消息称,祥硕已经从A....
发表于 2020-01-15 14:37 174次阅读
新款AMD 600系列芯片组2020年底推出

台积电有望通过5G和7nm工艺节点实现收入增长

随着一月份的到来,以及科技公司的收益即将来临,分析师和其他人士自然而然地开始猜测股东和行业观察家对资....
发表于 2020-01-15 14:04 713次阅读
台积电有望通过5G和7nm工艺节点实现收入增长

智能终端AI芯片的发展前景会是怎样的

大多数对神经网络的训练和推理都是在云端或基于服务器完成的。随着终端处理器性能的不断提升,很多人工智能....
发表于 2020-01-15 11:06 30次阅读
智能终端AI芯片的发展前景会是怎样的

芯片的突破对人工智能的发展有多重要

我国人工智能的基础技术还有较大的欠缺,能够真正创造商业价值的落地场景还比较少,传统行业与人工智能的融....
发表于 2020-01-15 10:50 32次阅读
芯片的突破对人工智能的发展有多重要

台积电5nm工艺成本水涨船高 芯片研发成本高达4...

在抢先推出7nm及7nm EUV工艺之后,台积电今年又要抢先量产5nm工艺了,上半年的产能将达到1万....
发表于 2020-01-15 09:46 327次阅读
台积电5nm工艺成本水涨船高 芯片研发成本高达4...

我国研发出新型垂直纳米环栅晶体管 国产2nm芯片...

近日,中科院对外宣布,中国科学家研发出了新型垂直纳米环栅晶体管,这种新型晶体管被视为2nm及一下工艺....
发表于 2020-01-15 09:40 476次阅读
我国研发出新型垂直纳米环栅晶体管 国产2nm芯片...

高通大幅削减骁龙765价格 联发科慌了?

根据知名分析师的最新报告,联发科可能会因利润和5G芯片订单而亏损。其原因是其主要竞争对手高通(Qua....
发表于 2020-01-15 05:17 1106次阅读
高通大幅削减骁龙765价格 联发科慌了?

中芯国际赢得华为海思订单,14nm工艺已实现量产

华为旗下的海思半导体已经向中芯国际下单,通过后者最新的14nm工艺生产芯片。
发表于 2020-01-14 17:56 558次阅读
中芯国际赢得华为海思订单,14nm工艺已实现量产

中科院斩获全球第一,国产芯片未来可期

近年来,我国在高新技术研发方面不断获得新突破,原本的薄弱领域更是逐步建立起技术壁垒,在全球市场中站稳....
发表于 2020-01-14 17:53 496次阅读
中科院斩获全球第一,国产芯片未来可期

国产2nm芯片有望破冰,国产芯片将实现全面突破

近日,中科院对外宣布,中国科学家研发除了新型垂直纳米环栅晶体管,这种新型晶体管被视为2nm及一下工艺....
发表于 2020-01-14 17:23 548次阅读
国产2nm芯片有望破冰,国产芯片将实现全面突破

中国移动购买海思芯片Balong 711套片,数...

从中国移动采购与招标网获悉,1月9日,中国移动全资子公司中移物联网公告,该公司向华为旗下上海海思技术....
发表于 2020-01-14 17:14 361次阅读
中国移动购买海思芯片Balong 711套片,数...

国内首个RISC-V产学研基地揭牌,具有重要意义

据长江日报报道,今年长江新城将诞生首枚“新武汉造”开源芯片,武汉正在成为全球芯片制作重要的参与者和引....
发表于 2020-01-14 16:31 276次阅读
国内首个RISC-V产学研基地揭牌,具有重要意义

2020会是人工智能的黄金时刻吗

人工智能带来的智能化大趋势下,引发各行业新一轮科技革命,对于善于利用人工智能技术的企业也将是未来取胜....
发表于 2020-01-14 16:22 75次阅读
2020会是人工智能的黄金时刻吗

DDR5 RDIMM内存采用288引脚,有望将芯...

根据消息报道,他们在CES上研究了SK海力士的64 GB DDR5 RDIMM内存,规格达到了DDR....
发表于 2020-01-14 15:42 264次阅读
DDR5 RDIMM内存采用288引脚,有望将芯...

rfid在过去一年里实现了哪些花活儿

通过RFID技术的应用,旅客的行李条内会增加芯片,托运过程中只需要在每个关键节点增添信息读取设备即可....
发表于 2020-01-14 15:42 97次阅读
rfid在过去一年里实现了哪些花活儿

洗衣店洗涤系统上如何融合rfid技术

替代方案通常要求通过额外的软件模块将RFID系统控件安装在洗衣IT系统中,但是由于这些系统的主要设计....
发表于 2020-01-14 15:38 23次阅读
洗衣店洗涤系统上如何融合rfid技术

分析师:价格战较预期提早开始,联发科5G芯片毛利...

报告指出,因高端5G手机换机需求低于预期,高通已大幅调降中端5G芯片价格以求提升5G手机换机需求;高....
发表于 2020-01-14 13:41 284次阅读
分析师:价格战较预期提早开始,联发科5G芯片毛利...

华为已下单14nm中芯国际制造工艺订单

根据最新报告,华为子公司海思半导体已从中芯国际半导体制造公司订购了新的14nm工艺,同时也已收到台积....
发表于 2020-01-14 11:21 1509次阅读
华为已下单14nm中芯国际制造工艺订单

新的开发套件和系统级封装芯片可缩短上市时间

伟创力创新服务与解决方案事业部副总裁Dave Gonsiorowski表示:“FLEXino传感器融....
发表于 2020-01-14 10:12 182次阅读
新的开发套件和系统级封装芯片可缩短上市时间

智能家居的市场将会发生很大的变化?

所有智能终端产品想要实现自主化,就要做到与人和人间交流一样的功能,不可能只和熟人对话。
发表于 2020-01-14 09:53 31次阅读
智能家居的市场将会发生很大的变化?

台积电(TSMC)创下2019年芯片需求增长记录

台积电(TSMC)周五在美国证券交易委员会(SEC)提交了一份文件,2019年11月至12月期间,月....
发表于 2020-01-14 05:23 1240次阅读
台积电(TSMC)创下2019年芯片需求增长记录

如何在易于获得的开放式软硬件基础上构建个性化家庭...

用于组织、存储和播放媒体内容的技术正在发生变化,以满足消费者的需求。但是,典型的现成系统价格高昂,而....
发表于 2020-01-13 16:47 195次阅读
如何在易于获得的开放式软硬件基础上构建个性化家庭...

提供时间同步和频率同步的IEEE1588协议的测...

目前,运营商在大规模部署下一代网络,分组交换网将替代TDM成为主流承载网络。随着网络和业务全IP化的....
发表于 2020-01-13 16:29 314次阅读
提供时间同步和频率同步的IEEE1588协议的测...

紫光S1 U盘推出,搭载紫光闪存芯片和指纹识别模...

近日,紫光推出了一款指纹加密U盘,型号为S1,支持指纹解锁,64GB售价399元。
发表于 2020-01-13 14:34 318次阅读
紫光S1 U盘推出,搭载紫光闪存芯片和指纹识别模...

200亿美元的基金如何投资芯片,游戏和移动技术

曼宁纳皮尔公司(ManningNapier)是一家上规模的美国投资管理公司,已有40年左右的历史了。....
发表于 2020-01-13 11:00 1166次阅读
200亿美元的基金如何投资芯片,游戏和移动技术

华为手机高通芯片使用率降至8.6% 将转向自主研...

1月11日消息,据国外媒体报道,市场调研机构IHS Markit的最新报告显示,去年第三季度,华为自....
发表于 2020-01-13 09:01 787次阅读
华为手机高通芯片使用率降至8.6% 将转向自主研...

商用服务机器人还需要多长的时间来规模化应用

虽然未来总是充满不确定,但核心技术突破是商用服务机器人规模化发展的必经之路。
发表于 2020-01-13 08:36 313次阅读
商用服务机器人还需要多长的时间来规模化应用

手机卡到底是和处理器关系大还是和内存关系大

手机可以看作是一个小型的电脑设备,手机运行卡不卡不但和手机芯片、内存、闪存有关系,而且和手机的做工、....
发表于 2020-01-12 10:02 1420次阅读
手机卡到底是和处理器关系大还是和内存关系大

解决低照度下摄像机成像效果的两种技术介绍

微星光摄像机包含“Extra-ISP”技术,在新一代芯片的ISP的基础上,增加了时域降噪算法和多维度....
发表于 2020-01-11 10:09 95次阅读
解决低照度下摄像机成像效果的两种技术介绍

首个物联网女性紧急求助饰品发布

据TOTWOO创始人兼CEO王洁明介绍,国外一直有很多公司致力于用可穿戴技术来帮助女性进行紧急求助,....
发表于 2020-01-11 09:46 667次阅读
首个物联网女性紧急求助饰品发布

思特威推出全新SmartClarity™ H系列...

思特威SmartClarity再添新成员H系列产品,国产CMOS图像传感器获突破。日前,思特威推出全....
发表于 2020-01-11 09:03 256次阅读
思特威推出全新SmartClarity™ H系列...

英飞凌推出全球最小3D深度图像传感器REAL3™...

1月9日消息,英飞凌发布全球最小3D图像传感器, 3D面部解锁设备迎来新技术。据外媒报道,德国科技大....
发表于 2020-01-11 09:03 138次阅读
英飞凌推出全球最小3D深度图像传感器REAL3™...

使用ZigBee的IAR软件出现如下问题,希望大神说说是什么原因?

使用IAR软件时,打开文件时出现文件不能被发现,软件重新下了几次,但是还是会出现,求大神说说是什么原因造成的?...
发表于 2020-01-10 21:26 251次阅读
使用ZigBee的IAR软件出现如下问题,希望大神说说是什么原因?

固态指纹传感器芯片MBF200的结构特点及实现与...

随着网络技术和通信技术的发展,传统的身份认证技术对于信息安全表现得越来越有些力不从心了。
发表于 2020-01-10 17:01 164次阅读
固态指纹传感器芯片MBF200的结构特点及实现与...

4-20ma输出的芯片选型

最近想做一个4-20ma输出的设备,再网上看了部分资料,XTR116这类的芯片做 4-20mA 输出的特别多,于是做了一个,但...
发表于 2020-01-09 17:00 200次阅读
4-20ma输出的芯片选型

内置MOS同步升压芯片

耐压30V,内置MOS同步升压芯片,封装是QFN20 ...
发表于 2019-12-25 17:49 477次阅读
内置MOS同步升压芯片

HDMI转AV/S-Video单芯片方案

HDMI转AV/S-Video的方案,现市场上多是2颗或以上的芯片来实现的,而MS1836是一款单芯片实现HDMI转AV/...
发表于 2019-12-24 09:31 1169次阅读
HDMI转AV/S-Video单芯片方案

请问有哪些充电平衡芯片?

大家有用过的什么好用的充电平衡芯片嘛 ...
发表于 2019-12-23 16:31 353次阅读
请问有哪些充电平衡芯片?

请问电容式水位传感器产品?

请问:电容式水位传感器有没有专用芯片? ...
发表于 2019-12-20 13:39 211次阅读
请问电容式水位传感器产品?

CSW01非接触液体的液体检测芯片技术方案

基于CSW01在水槽检测水位方案CSW01 是一款用于一段液位检测的专用集成电路。基于电容感应的检测原理,集成我们公...
发表于 2019-12-16 14:15 153次阅读
CSW01非接触液体的液体检测芯片技术方案

关于芯片数据手册参数理解的问题

最近用到一个集成四与门的芯片:SN54AHC08 看数据手册的时候遇到一些疑惑,有前辈能帮忙解惑吗。 1. 这里是芯...
发表于 2019-12-16 11:02 424次阅读
关于芯片数据手册参数理解的问题

有谁有VAS1700芯片规格书嘛

有谁有VAS1700芯片规格书嘛,谢谢
发表于 2019-12-14 17:18 603次阅读
有谁有VAS1700芯片规格书嘛

芯片M7096G和M62420SP主要作用?

有吗哪位知道这个芯片,这芯片主要作用?还有一个芯片M62420SP这芯片主要作用?  在电子发烧友可以查到M...
发表于 2019-12-13 20:12 405次阅读
芯片M7096G和M62420SP主要作用?