基于2.4g的组网通信系统及通信方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种通信系统及通信方法，特别是设及一种基于2. 4G的组网通信系 统及通信方法。
【背景技术】
[0002] 随着信息技术的发展，要求在数据产生现场进行处理的数据比重不断增加，但计 算机的处理能力不可能无限增强，因此常把分散的计算机合成计算机组网。而如何合理规 范控制数据信息在组网各节点之间的交互流通，成为一个重要的研究课题，并且对多领域 的技术存在影响。
[0003] 例如，机器人通信控制技术是机器人技术的关键之一，特别对于机器人群组而言， 通信技术的加入可大幅提高机器人群组的使用效率。所W针对机器人群组，交互性良好的 无线通信网络是一个十分迫切的需求。但将目前较常使用的无线通信方式应用在该平台上 多存在W下局限： 首先，在最常使用的单主机多从机的2. 4G无线通信协议中，一般由一个主机和多个从 机构成一个无线星形网络，但当主机和从机的接收和发送角色固定后，数据的传输方向也 就固定单一（除了响应信号)，当主机和从机的数据交换量较大时，协议的使用受到了一定 的限制。若应用到机器人群组中，则控制器可发送控制指令给机器人，机器人接收后可对控 制器响应，但无法将机器人当前的状态告知控制方，很大程度上限制了机器人群组的功能。 如果通过改变主机和从机角色来改变数据传输方向，功耗则会随状态的频繁改变而相应增 加，不适合低功耗场景。
[0004] 其次，一些通用无线通信协议标准虽然内容丰富且适用性广，如WiFi和蓝牙，但 支持运些广泛应用的标准协议体系，相应地增加了无线通信协议本身的体量，对于一些简 单的群组交互而言造成了大量的无意义数据的传输。对比之下，2. 4G无线通信技术的传输 速率可媳美蓝牙，功耗却大大降低，其工作方式和数据包也更为简洁和易于利用。
[0005] 再次，针对音频传输的解决方案，上文提及的蓝牙等通用标准协议为了保证协议 工作的完整性，需要将相当大的一部分频宽用于维护系统整体的兼容性，相应地，音频信号 传输的带宽就难W得到充分的保障。而基于2. 4G无线传输技术可采用自定义传输协议，无 需担屯、兼容性问题，可W最大限度地降低带宽的浪费。
[0006] 最后，针对硬件的限制要求方面，低端的2. 4G忍片一般只适用于传输数据量较小 的场合，传输音频略显吃力，而高端的2. 4G忍片则一般进行功能专一化，比如2. 4GHz无线 音频流器件nRF24Zl可支持I2S无缝音频，提供一个高达1. 5Mbps的透明音频信道，但相应 地，其只能提供一个低速率的控制信道，处理一些低速任务，数据传输效率较低，运些限制 了其在需要兼顾数据与音频传输场合的应用。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于2. 4G的组网通信系统及通信方法， 其W低成本硬件方案实现兼顾大流量数据双向传输和质量较高的音频传输，并且适用于轻 体量、低功耗的场景。
[0008] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于2. 4G的组网通信 系统，其特征在于，其包括一个主机、组网通信模块、多个从机，主机与从机之间通过组网通 信模块连接，主机和多个从机都采用2. 4G无线通信协议并实现双向数据传输。
[0009] 优选地，所述组网通信模块包括唤醒模块、路由模块、音频模块、控制模块、反馈模 块；由唤醒模块进行匹配应答实验，确定当前任务下的从机数量和从机信息，之后根据需 要，由路由模块切换至不同模块实现相应的切换方式：切换方式一：切换至音频模块，主机 向从机传输音频数据，供从机播放；切换方式二：切换至控制模块，主机可向从机或发送控 制类指令，控制从机行为；切换方式=:切换至反馈模块，主机发送查询从机状态指令，获 取从机状态信息。
[0010] 优选地，所述主机和从机均包含控制器和无线收发模块。
[0011] 本发明还提供一种基于2. 4G的组网通信方法，其特征在于，其包括W下步骤： 步骤1，开机后，主机进行匹配应答实验，确定当前任务下的从机数量和从机信息，进入 下一步骤； 步骤2,根据需要，主机可向从机或发送控制类指令控制从机行为，或发送查询从机状 态指令获得从机状态信息，或传输音频数据给从机供从机播放。
[0012] 优选地，所述步骤1包括W下子步骤： 步骤11，主机按照存储的分机与相应地址的对照表，按次序向从机的特定地址发送报 文； 步骤12,若从机接收到报文，返回一帖带有从机信息的报文给主机； 步骤13,主机如超时未接收到返回报文，则表示当前从机不在线，继续向下一地址发送 报文，直至结束。
[0013] 优选地，所述步骤11中当主机向特定地址发送报文时，主机处于发送状态，发送 后立即切换到接收状态，等待从机返回报文。
[0014] 优选地，所述步骤2当主机向从机发送控制类指令时，所述步骤2进一步包含如下 子步骤： 步骤21，主机向从机发送控制类指令； 步骤22,从机接收到指令后，向主机返回报文指示自身状态，若状态繁忙则拒绝执行该 条指令，否则回复开始执行状态。
[0015] 优选地，所述步骤2当主机向从机发送查询状态指令时，所述步骤2进一步包含如 下子步骤： 步骤211，主机向从机发送查询状态指令； 步骤212,从机返回包含从机各项传感器数据的报文。
[0016] 优选地，所述当主机向从机发送音频数据时，所述步骤2进一步包含如下子步骤： 步骤221，主机发送音频传输指令，并设置采样率； 步骤222,从机收到音频传输指令，向主机发送应答信号； 步骤223,主机收到从机应答信号后，解码一帖音频数据，向从机发送音频同步指令，设 置音频数据样本数量； 步骤224,主机向从机发送音频数据，每次发送完成后进入接收状态，等待从机buffer 至闲指令； 步骤225,从机接收完一帖音频数据后，进入发送状态，等待buffer空闲，向主机发送 buffer空闲指令； 步骤226,发送完成或者超时未接收到后，主机向从机发送音频传输结束指令，从机予 W应答。
[0017] 本发明的积极进步效果在于：本发明W低成本硬件方案实现兼顾大流量数据双向 传输和质量较高的音频传输，并且适用于轻体量、低功耗的场景。本发明W低成本硬件方案 实现兼顾大流量数据一对多双向传输和质量较高的音频传输，是一个低廉高效的无线组网 技术，适用于轻体量、低功耗的场景，也适合室内无线设备的互联。与最常使用的单主机多 从机的2. 4G无线通信协议相比，本发明可在不改变主机和从机角色的情况下进行数据的 双向传输，减少了角色频繁转换带来的功耗。同时，本发明还放宽了在需要兼顾数据和音频 传输场合下对硬件的限制要求，使用普通2. 4G忍片即可实现传输大流量数据和较高质量 的音频。与通用无线通信协议相比，本发明工作方式使用方便，数据包简洁，节省了维护系 统整体兼容性的频宽，充分利用了传输带宽，大幅提高了有效数据传输速率，特别对于音频 传输具有重要意义。总体而言，本发明依赖的硬件成本低廉，但使用便捷、所需的功耗低、适 用场合广，实现效果较同等硬件基础的一般无线通信协议优异。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明基于2. 4G的组网通信系统的原理框图。
[0019] 图2为本发明中组网通信模块的原理框图。