基于NRF24L01實(shí)現(xiàn)機(jī)器人編組通信的設(shè)計(jì)

◆丁瑞昕

(廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院)

一、本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

無(wú)線通信有三種系統(tǒng)模型：模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)、模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，其中模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)在人們的生活中應(yīng)用最廣，最典型的應(yīng)用就是移動(dòng)通信系統(tǒng)，是人們之間的溝通聯(lián)系快捷方便，本次的設(shè)計(jì)是數(shù)字信號(hào)的多點(diǎn)無(wú)線智能傳輸，即對(duì)該系統(tǒng)模型進(jìn)行探索式設(shè)計(jì)，主要目的是通過(guò)對(duì)該類型的無(wú)線通信系統(tǒng)理論研究深刻的理解現(xiàn)代通信模式，培養(yǎng)自己學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。

本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人之間通信的通信協(xié)議模擬，同時(shí)利用NRF24L01實(shí)現(xiàn)協(xié)議的驗(yàn)證。利用巡檢的方式去查找各個(gè)機(jī)器人的工作情況，同時(shí)讓其回傳自己所采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后由主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的處理并進(jìn)行顯示，各個(gè)機(jī)器人要判斷主機(jī)由那部機(jī)器擔(dān)任，并進(jìn)行顯示。如果說(shuō)默認(rèn)的主機(jī)出現(xiàn)故障，其他的分機(jī)應(yīng)該做出判斷，并有秩序的組織一個(gè)主機(jī)繼續(xù)數(shù)據(jù)的匯總及顯示，同時(shí)間斷的對(duì)默認(rèn)主機(jī)是否正常工作進(jìn)行檢測(cè)，一旦默認(rèn)主機(jī)開機(jī)正常工作，自己應(yīng)盡快推到分機(jī)的位置，有默認(rèn)的主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集與匯總。其中擔(dān)任主機(jī)的優(yōu)先級(jí)要事先進(jìn)行設(shè)定。

二、模塊結(jié)構(gòu)及其外部電路

模塊結(jié)構(gòu)及其外部電路如圖1所示：

三、系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)流程圖

1.號(hào)機(jī)正常工作流程圖(圖2)

2.號(hào)機(jī)未能正常工作由二號(hào)機(jī)擔(dān)任主機(jī)流程圖(圖3)

1號(hào)機(jī)未能正常工作由二號(hào)機(jī)擔(dān)任主機(jī)流程圖(圖3)。

四、通信協(xié)議的設(shè)置

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是多點(diǎn)通信，故通信協(xié)議有兩種方式：一種是主機(jī)采取巡檢的方式，向各個(gè)分機(jī)索要相關(guān)數(shù)據(jù)，另一種則是由各個(gè)分機(jī)有數(shù)據(jù)要傳給主機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，向主機(jī)發(fā)送一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，等到主機(jī)響應(yīng)之后，向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，并在結(jié)束時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志。

第一種方案：在通信的時(shí)候可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，盡管有多個(gè)分機(jī)在通信，但主機(jī)可以保證在具體的某一時(shí)刻，只有一個(gè)機(jī)器在傳輸數(shù)據(jù)，這樣就可以避免其他主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)對(duì)其造成干擾，但是這樣采取巡檢的方式，在主機(jī)比較多的情況下，就會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩虝貉訒r(shí)，適用于分機(jī)比較少的小系統(tǒng)。

第二種方案：在通信的時(shí)候可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，在通信過(guò)程中，某個(gè)分機(jī)的數(shù)據(jù)有更新時(shí)，可以馬上向主機(jī)發(fā)送更新數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，這樣就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。但是這樣通信的弊端在于，有多個(gè)分機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)造成通信干擾，從而干擾數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，適用于分機(jī)比較多的系統(tǒng)。

綜上所述，本系統(tǒng)采用第一種通信方案，即采取主機(jī)巡檢的方式。

五、結(jié)論

本次設(shè)計(jì)所進(jìn)行的主要工作是多點(diǎn)無(wú)線智能通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)主機(jī)多個(gè)分機(jī)順利通信的同時(shí)，保證在默認(rèn)主機(jī)出現(xiàn)未知故障的時(shí)候，有遞補(bǔ)主機(jī)，來(lái)完成各個(gè)分機(jī)的數(shù)據(jù)收集和匯總的過(guò)程。本設(shè)計(jì)解決了實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下多臺(tái)機(jī)器人工作時(shí)的數(shù)據(jù)交互性，實(shí)現(xiàn)了分機(jī)較多狀態(tài)下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的更新和主機(jī)共享，便于及時(shí)排除工作狀態(tài)中的故障，影響聯(lián)機(jī)工作機(jī)器人的動(dòng)作準(zhǔn)確性和時(shí)效性