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一种短距离无线传输的CSMA/CA协议实现方法

甘南州畜牧学校 马锦荣?? 2010年06月30日 ?? 收藏1

  在无线通信过程中,首先要面对的是在一个通信域内,可能存在几十乃至几百个无线终端同时工作。在这样繁忙的无线网络中,无线数据发送频繁发生碰撞不可避免。当数据发送发生碰撞,意味着有数据帧丢失。为了尽可能地避免由于数据发送碰撞而导致的数据帧丢失,必须引入一种可以避免发送碰撞的机制。以射频芯片MCl3213为例,详细说明了CSMA/CA协议的实现过程和主要的代码实现。

  本文中CSMA/CA协议的实现基于MCl3213芯片。构建了1个小型ZigBee通信系统,仅使用了MCl3213的物理层无线收发功能和内嵌单片机,所以本算法实现也可以移植到433 MHz通信等其他短距离无线通信系统中。

  1 MOl3213芯片及通信小系统

  MCl3213集成了1个符合IEEE 802.15.4协议的2.4 GHz收发器和飞思卡尔公司的低电压低功耗HCS08单片机核心,并带有嵌入式闪存、UART接口、低压中断和键盘中断等功能。MCl3213支持专用点到点、简单星形和MUSH网络,以及采用Figure 8 Wireless Z-stack的符合ZigBee标准的网络。

  本设计只使用了MCl3213的1个串口,连接电脑或者传感器,用于从电脑接收需要通过无线发送的数据,并把无线接收到的数转发到电脑。

  (1)数据发送

  数据发送主程序的流程如图1所示。

数据发送主程序的流程

  (2)CSMA_MAC协议及3次重发的实现

  流程如图2所示。

CSMA

  (3)无线接收数据至串口的实现

  流程如图3所示。

无线接收数据至串口的实现

  2 无线状态转换图

  程序上电初始化后,第一次的无线状态为INITIAL_STATE初始化状态。初始化状态后,无线模块进入RX_STATE接收状态,将模块的接收天线打开。而后进入WAITING_FOR_ACK等待状态,等待接收无线数据。当接收到无线数据时,根据WT_TxbufferO_Flag来判断此时接收到的数据帧为ACK还是数据帧:如果WTTxbuffer0_Flag=0xff,则说明此时接收到的数据帧为ACK,进入WAITING_ACK处理,处理完毕,无线模块重新进入RX_STATE接收状态;如果WT_TxbufferO-Flag=0x00,则说明此时接收到的数据为无线发送来的数据帧,进入GOOD_PACKET好包状态,处理完毕,无线模块重新进入RX_STATE接收状态。


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WSN? MCl3213? CSMA? ZigBee?

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