一种野外自组网无线通讯系统的制作方法

本发明属于物联网领域，是基于lora扩频通信技术的远距离通信技术，以stm32单片机为核心芯片的通用通讯设备。

背景技术：

人类步入二十世纪以来，社会发展开创了新的里程碑，无线通信时代由此迈入新的纪元。相对于其他的社会产物，人类对无线通信的研究始终如一，社会经济飞速发展在某种意义上，给无线通信系统提供了肥沃的土壤和发展的空间。同时，为了配合科考人员在山区、峡谷等野外信号不稳点的地段进行实时通信，需要一款携带方便、信号稳定、传输距离足够远、耗能低的通用通讯设备。

lora采用的技术是线性跳频扩频技术，在实时传输的前提下，接受两端以某种特定形式的窄频载波来传输信号，并且有良好的对抗多径衰弱和多普勒效应的能力，一块lora接收芯片甚至可以将一个比噪声低19.5db的信号恢复出来，使用lora技术可以进行低功耗远距离的通信。由于lora在超长距离的扩频通信中具有突出的优势，具有高灵敏度，抗干扰的能力很强，而且运用lora通信模块所集成的电路成本低廉，却有精湛的制作工艺和超高的行业水准，是一款极具发展前途的通信芯片。lora采用星型网络架构，相比于网状网络架构，它具有更低的延迟、更加简单的网络结构。基于lora的扩频芯片，不仅可以实现节点与集中器直接进行组网连接，构成星形网络结构；对于距离较远的节点，可使用网关设备与中继组网进行连接。lora网络既可以搭建覆盖范围较广的广域网基础设施，也可以通过简单的网关设备搭建局域网，只要物联网设备中嵌入lora芯片或模块，都能够完成快速配置和实现快速组网，此技术的特点有。

（1）lora调制解调器：支持fsk、msk等多种调制方式。

（2）具有高灵敏度和高可靠性能。

（3）具有强大的抗干扰、抗阻塞特性。

（4）内部具有位同步设置，能够自行进行时钟恢复。

（5）具有自动射频信号检测。

（6）内部带有温度传感器和低电量信号指示器。（7）前导码检测。

（8）具有高功率放大器。

技术实现要素：

这种野外自组网系统适用在野外恶劣地理环境下的多人通信系统，具有良好的实时通信能力。具体的工作方式是由一个终端采集到数据，然后发送给其他接收端，其他的成员根据接受的信息再做出相应的反应，是一种适用于野外的通用通讯设备。

系统包括了发送和接收两个基础部分，由于是相互通信，硬件的设计和软件的编译几乎相同。其中发送端作为一个数据终端，负责充当主机发送各种指令信息,如图1所示；另一个数据终端称之为接收端，接收来自于发送端发出的数据指令，并且做出相应的回复动作。由于发送端如图3所示是一个无线数传电台，可以设置多个无线接收端如图4所示。

系统的主程序主要的流程就是每个模块的初始化、串口发送、串口接收以及对于语音模块的控制，发送和接受的数据包寄存在sd卡中，控制流程图如图2所示。按键系统通过外接连线和io口与芯片连接，输入的信号直接取决于按键是否按下时所产生的电平脉冲，其中按键按下代表低电平。另外，在发送和接收数据的时候出现了超时的情况，这时定时器就可以解决这个问题。

附图说明

图1为本设计的原理框图。

图2为本设计的软件原理图。

图3为系统通信原理中发送端图。

图4为系统通信原理中接收端图。

具体实施方式

首先，数据的发送、处理、接收都在stm32单片机中进行，最小系统包括了外部稳定供电电路、时钟振荡电路、复位电路。然后是发送端的功能模式有7种，分别为其编号1-7。接收端的功能模式共有3种，标号为123。将8个独立的按键连接到mcu的io口，多出的一个作为备用数据口，用低电平有效的方式来触发指令执行。发送端和接收端由无线传\输电台提供，传输的有效范围能达到两千米以内。紧接着，指令是由mcu通过串口发送给数据传输模块，也就是通过无线数传电台进行发送和接收，通过设置传输的模式和工作的参数将数据发送出去。接收端的工作原理类似。语音播报模块是将音频文件按照001-007实现编好的序号放置在sd卡中，音频顺序分别对应每一个按键序号。由于mcu的io口数目不够多，在此实验中不需要这么多的接口，故不用扩展io口连接语音播报模块。最后，发送出去的指令信息和接收到的请求信息存储到sd卡中，使用spi接口将sd卡与mcu相连接，借由spi模式进行读写数据，工作原理如图3所示；移动电源为整个过程进行供电。

技术特征：

技术总结
本设计以STM32单片机为核心部件，以Lora技术作为主要通信技术支持，无线数传电台作为通信端口，实现发射端和接收端相互之间的无线通信，构建出一种野外自组网无线通讯系统。硬件部分主要是由STM32最小核心系统开发板、语音播放模块、无线传输电台、RS232转TTL串口模块、移动电源模块等器件组成；通过Keil软件将C语言程序编写成可执行的文件，通过串口助手烧录到STM32单片机中。该系统通过按键触发，低电平有效的触发方式，经过STM32单片机处理，通过无线传输电台发送出去，再由另一接收终端，经过接收端的STM32单片机处理，将信号进行分析、处理、储存、传输等步骤，最终语音播放模块读取并播放收到的数据所对应的SD卡中的语音信息。本设计成本低、耗能少、操作简单、易携带，适用于山区等野外地段的车队行进，有效距离可以达到2000米。

技术研发人员：曾维;代云强;罗伟洋
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：2018.10.12
技术公布日：2018.12.21