基于2.4g的组网通信系统及通信方法_2

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【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图给出本发明较佳实施例,W详细说明本发明的技术方案。
[0021] 本发明基于2. 4G的组网通信系统包括一个主机、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。所述主机和从机均包含控制器和无线收发模块。
[0022] 关于地址分配的情况如下:每一个主机和从机都拥有一个唯一的地址,占5个字 节,共计40位。用地址的前4个字节标识不同的群组,即群组与群组之间运4个字节编号 不可重复。每一个群组内的主机与从机前4个字节地址相同,用最后一个字节标识区别群 组内的机器。一般主机该字节为00,从机按加1递增,理论上,一个主机最多可W配置255 个从机,具体例子如下表1所示: 表1地址分配表
通信过程中,任一主机或从机只能处于发(TX)或者收(RX)状态,且只能有一个处于TX 状态,其余均处于RX状态。默认主机开机处于TX状态,从机处于RX状态。
[0023] 组网通信模块采用nRF2化Ol型单片无线收发器忍片且工作频率为2. 4GHz。为了 使主机与从机之间可W正确发送、接收并解析数据,并用W控制其下一步执行,数据必须按 照一种主机与从机均可识别的格式(即2. 4G组网通信协议)进行传送。
[0024] 2. 4G组网通信协议的数据帖有效长度为32字节,包括指令类型和数据两个部分。 每帖报文第0字节为报文指令类型,理论上其长度决定最多可设置的指令类型为256种,足 够一般通信情况使用。每帖报文第1~31字节为数据,根据该帖报文指令类型的不同,该部 分数据按不同的结构进行解读。
[0025] 组网通信模块包括W下几个功能模块:唤醒模块、路由模块、音频模块、控制模块、 反馈模块。
[0026] 开机后,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。
[0027] 开机后,主机首先进行匹配应答实验:主机按照存储的分机与相应地址的对照表, 按次序向特定地址发送报文,然后进入接收模式,等待从机返回报文。从机接收到报文,进 入发送模式,返回一帖带有从机信息的报文给主机。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,W确定当前任务下的从机数量和从 机倍息。
[0028] 为了在从机上播放来自主机的音频,需要通过音频模块将音频数据进行传输。与 其它无线音频传输协议相比,本发明尽量简化了音频传输部分的控制类指令,从而提升了 数据传输的有效速率,至少可达256肺PS,而同样工作在2. 4G频段的Zigbee协议,其链路 上的速率可达250肺PS,但除掉信道竞争应答和重传等消耗,真正能被利用的速率可能不足 100肺PS。从主机的角度而言,其传输步骤主要包括如下步骤: 步骤SI,主机发送音频传输指令,并设置采样率等; 步骤S2,主机由发送模式转为接收模式,若收到从机返回的报文后,则转入步骤S3,否 则采取重发机制,若超时仍未接收到,则返回步骤Sl ; 步骤S3,解码一帖音频数据,发送音频同步指令,设置音频数据样本数量等; 步骤S4,在音频数据传输过程中,主机发送完成之后进入接收状态,等待从机buffer (缓冲)空闲指令,若收到从机buffer (缓冲)空闲指令,则转入步骤S5,若从机返回buffer 状态繁忙,则转入步骤S6; 步骤S5,判断数据是否全部发送完成,若完成则发送数据传输完成指令,转入步骤S7, 否则返回步骤S3; 步骤S6,从机buffer状态繁忙,等待后若超时未接收到,重新进入接收模式等待从机 buffer指示指令; 步骤S7,结束。
[0029] 从从机的角度而言,其传输步骤主要包括如下步骤: 步骤Sll,开机后默认为接收模式; 步骤S12,当接收到主机发来的音频数据开始传输指令时,进入发送模式,返回数据给 主机,同时解析主机发来的数据,得出采样率等信息,并设置; 步骤S13,启动音频数据接收模式; 步骤S14,判断接收到的指令是否是音频同步指令,是则转入步骤S15,否则转入步骤 S19 ; 步骤S15,解析数据得出数据量等信息,进入音频接收模式; 步骤S16,判断接收是否完成或超时,是则转入步骤S17,否则继续执行本步骤; 步骤S17,判断当前直接内存存储数据是否传输完成,是则转入步骤S18,否则继续执 行本步骤; 步骤S18,进入发送模式,发送buffer空闲指令,进入接收模式,转入步骤S12 ; 步骤S19,判断接收到的指令是否是文件传输完成指令,是则转入步骤S20,不是则转 入普通控制指令处理流程; 步骤S20,结束。
[0030] 音频同步指令之后,报文所有32个字节均用来传输音频数据,即报文结构无指令 类型一项。在传输大流量音频的的情况下,运种方式无疑大幅提高了有效传输速率,但可能 牺牲了一部分稳定性,不过对于本发明的目标使用场合而言,其错误率仍可达到使用要求, 传输质量仍有保障。
[0031] 当主机向从机发送控制类指令时,可控制从机调用从机上的电机等装置,并按相 应规则执行。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。
[0032] 当主机向从机发送查询状态指令时,可由从机返回的报文中获取从机各项传感器 的相关信息。
[0033] 关于超时的定义,设及组网通信模块本身自带的重发机制。在非音频数据传输语 境下,主机所发报文除去不需要应答的报文外,若等待20ms (可设置)后没有收到从机返回 的报文,则再次返回TX状态,重新发送,继续进入接收状态。最多手动重发5次(可设置), 若仍然没有回复,则视为超时。简化传输协议可有效提升数据传输速率,但可能牺牲一部分 稳定性方面的指标,引入重发机制,可降低丢包率,弥补稳定性方面的缺失,保障传输质量。
[0034] 本发明W单方向数据传输的2. 4G无线通信协议为基础的。W主从机器人群组为 例,位于主机器人上的无线收发装置通过无线传输形式将控制指令数据等,传输给位于从 机器人上的无线收发装置,从机器人上的无线收发装置接收后进行解析,然后将解析后的 数据用W控制从机器人。相反地,从机器人的相关传感器等信息由从机器人上的无线收发 装置通过无线传输形式传输给位于主机器人上的无线收发装置,处理后指示主机器人的下 一步操作。其它从机器人与主机器人的无线通信过程与之相同。利用2. 4G组网通信协 议,更方便主机器人获取从机器人的状态,有效实现主机器人对从机器人的闭环控制。使 用上述协议中的音频传输部分,主机器人可依次发送开启音频传输模式指令、音频同步指 令,W此设置音频传输的采样率、样本数的相关参数,之后根据从机器人返回报文中指示的 buffer状态,等待或继续传输音频数据,如此可实现从机器人播放来自主机器人的音频数 据,而无需在从机器人另设本地存储。使用上述协议中的控制类指令和查询从机状态指令 部分,主机器人可通过控制类指令控制从机器人移动,同时通过查询
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