山西無線智能照明模塊-南京智能照明無線控制模塊

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山西無線智能照明模塊-南京智能照明無線控制模塊。

1 系統方案概述

本文的智能照明控制系統由無線傳感器網絡、OPC服務器和用戶界面三部分組成。

底層的無線網絡采用星型結構，包括一個基站和多個。其中，從站與被控LED燈連接并將燈的狀態信息傳送給基站?；就ㄟ^RS232與PC機相連，將接受的控制命令下達給從站。系統使用ATmega16L單片機和nRF905無線射頻模塊構成工作于433MHz的無線網絡節點，兩者通過SPI串行口相連。

節點結構

上位機中具有專門開發的OPC DA服務器。OPC 服務器與組態軟件中開發的用戶界面之間采用OPC技術通信，與無線網絡中的基站之間采用RS232串行通信。OPC服務器負責將用戶下達的控制命令傳送給無線網絡中的基站，并將基站傳輸的設備狀態上傳至用戶界面顯示。

在組態軟件中開發的用戶界面能實時準確的顯示設備狀態，并可實現對LED燈的組合控制、溫度控制、PWM控制、定時控制及操作記錄等功能。

3）沖突避免策略

CSMA/CA協議只能解決發送端的數據沖突問題，但接收端仍存在數據沖突的可能，即“隱藏節點”問題。因此系統引入RTS/CTS/DATA/ACK握手機制。具體過程如下：

⑴從站向基站發送前先通過競爭方式獲得信道使用權，再向基站發送請求連接幀RTS(Request To Send)。

⑵基站收到從站的RTS幀后，向從站發送連接確認幀CTS(Clear To Send)，建立兩者之間的通信連接。

⑶從站收到基站的CTS幀后，向基站發送數據幀DATA，若沒有收到CTS幀，則重新發送RTS幀。

⑷基站收到從站的DATA幀后，向從站發送數據確認幀ACK。

⑸從站收到基站的ACK幀后，整個通信過程結束，若沒有收到,則重新發送DATA。

圖4 從站流程圖

圖5 基站流程圖

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4）差錯控制

在差錯控制方面，系統采取數據重發機制與nRF905自身CRC校驗相結合的方式。從站在發送RTS或DATA后，若在時間內沒有收到基站的CTS或ACK，則重新發送傳輸失敗的幀，直到接收到回復或重發次數達到設定值。

另外，nRF905提供對CRC校驗的硬件支持，通過設置RF配置寄存器中的CRC_MODE值，采取8位CRC校驗。當接收的數據CRC校驗出錯時，nRF905會自動丟棄錯誤幀。

5）數據傳輸

系統有兩種數據傳輸模式：點播和廣播。點播是指基站向指定從站發送命令或某一從站向基站傳輸數據，是點對點通信。廣播是指基站向所有從站發送命令，此時目的地址為統一值，是點對多點通信。

6）通信幀

系統有兩種幀類型，分別是控制幀RTS、CTS、ACK和數據幀DATA。其中，前導碼表明幀的開始；源地址為發送的設備地址；目的地址為接收的設備地址；幀類別說明此幀的功能；有效數據是傳輸的具體內容；結束碼表明此幀的結束。

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5）數據訪問

本系統的OPC服務器支持同步和異步兩種數據訪問方式，包括提供六種讀數據方式，其中IOPCSyncIO2::ReadMaxAge、IOPCSyncIO::Read和IOPCItemIO::Read用于同步讀；IOPCAsyncIO2::Read、IOPCAsyncIO3::ReadMaxAge用于異步讀；而當數據改變或異步刷新被調用時，采用IOPCCallback::OnDataChange。

本文由于無線網絡中的基站會自動將設備狀態上傳至OPC服務器中的服務器地址空間，因此所有操作都直接讀取OPC服務器中的內存數據。OPC服務器具有五種寫數據方式，其中同步寫操作包括：IOPCSyncIO::Write、IOPCSyncIO2::WriteVQT及IOPCItemIO::WriteVQT；異步寫操作包括：IOPCAsyncIO3::WriteVQT、IOPCAsyncIO2::Write。當用戶下達指令時，OPC服務器通過調用RS232串口寫函數，將命令下傳給無線網絡中的基站。

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