电子产品世界

3 无线通信协议
3．1 载波监听技术
为了实现在同一个范围内多点间通信，需要考虑数据在大气中传输时的相互碰撞问题。目前，为了建立可靠的无线传输通路，避免多节点无线通信冲突的常用方法有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、调频(FHSS)、载波监听(CSMA)等技术。本系统根据芯片硬件技术，采用了CSMA技术。
nRF24LE1集成了载波检测功能，可以准确地检测当前工作是否有干扰，保证在W-LAN环境下可靠地工作。其SPI接口与外接微控制器的通信速率高达10 Mbps，具有切换高速、独特的特点，减少了与跳频系统出现碰撞的可能。
采用nRF24LE1的Enhanced ShockBurst模式进行通信。对于主机节点，主节点跳频流程如图5所示。主节点始终处于载波检测状态，当仅收到一次乱码干扰的时候，可能是与蓝牙系统发送冲突，主机不必改变信道；当持续收到当前频率的乱码干扰时，说明收到的不是脉冲干扰，而是稳定的干扰。这时nRF24LE1需要按照已设定的信道列表跳转到另一个信道。

对于从节点，发送完数据后等待主机的ACK，如果没有收到ACK，表示发送失败，则在相同信道上重发3次。由于蓝牙系统在每个信道上停留时间大约为650μs，而nRF24LE1发送数据并等待接收对方ACK的时间大约为1 ms。因此，如果第一次发送失败是由于与蓝牙系统发生冲突，那么第二次发送一般可以顺利到达接收方。如果3次发送均失败，说明受到的不是脉冲干扰，而是稳定的干扰。因此，需要nRF24LE1按照已设定的信道列表跳转到另一个信道。软件编程时可以设置需要跳频时查表即可，这也决定了一次只能对一个节点设备发出控制信号。从节点跳频流程如图6所示。
3．2 载荷的数据结构
载荷的数据结构如下：

帧头：通过帧头判断数据类型，如主机申请数据、加入网络、退出网络、广播信号等，根据帧头的不同，对载荷采取不同处理方式。
类ID：通过类ID划分不同类型设备。根据这个值的不同可以识别每个节点设备名称。
设备ID：划分同类型的设备。
数据长度：定义所要发送的数据长度。
数据：要发送的数据。
总帧数；一个数据包总帧的个数。
帧号：标记此刻传输的第几帧数据。
帧头、ID、数据长度和数据都是由PC通过USB接口传输到8051．MCU部分，再通过SPI传给RF部分，RF部分再自动把这些数据包组装成无线传输的格式。该方式的优点是用总帧数和帧号保证断点续传。

结语
本文介绍了基于2．4G无线通信技术实现智能家居控制系统的设计方法，详细阐述了创新部分的电路设计；同时系统地分析了无线传输协议的制定和载波监听技术在该系统的应用。该系统基于PC平台，在以后的研究中，可以考虑使用基于ARM平台的手持终端，实现更完善的智能家居一体化控制系统。

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关键词： 2．4G 智能家居控制系统 无线通信协议