短距离无线数据通信入门与实战

c51rfmcu | 2008-06-20 23:30:45 阅读：1978

产品简介：

    本书分别以目前世界上广泛应用的8051内核无线片上系统(SoC) NRF9E5、NRF24E1、CC1010以及无线芯片NRF905、CC1100为中心，介绍无线通信和无线网络的原理和实战。本书重点不是讲解无线通信的原理，而是实战，即自己动手进行无线通信和无线网络的项目试验。

    本书从自己动手搭建一个无线开发系统开始。从点到点、点到多点，到网状无线网络(中间穿插介绍无线通信和无线网络的相关关键技术FDMA、TDMA、CSMA、FHSS等)，循序渐进，使对无线通信和无线网络完全不熟悉的电子工程师能够轻松上路，理解无线通信的原理，体验无线网络的奥秘。本书成功地将复杂的无线通信原理和无线网络原理转变为一个纯粹的软件开发过程——一切都变成了一段段用C51编写的源程序。

    本书可作为高等院校的计算机、电子、自动化及无线课程的教材，也适合广大从事单片机、无线应用、自动化控制及无线传感等工作的工程技术人员作为学习、参考用书。

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功能特点：

前言

    驾驭无线——电子工程师们的必修课本书是专为广大无线电、电子爱好者，电子工程师，单片机工程师，电子、计算机相关专业的学生们提供的一本无线通信方面的实用书籍。

    成都无线龙通讯科技有限公司调动了公司内部的优秀人才和技术资源，完成了本书的写作，因此本书是该公司全体科技人员、工程师集体智慧的结晶。

    本书的重点不是讲无线通信的原理，因为任何对无线技术感兴趣的电子工程师、电子爱好者、学生、教师都可以非常方便地通过因特网查询、搜索、阅读到这方面的知识，而且有大量国内外的教材可参考。

    《短距离无线数据通信入门与实战》的重点是实战，即自己动手进行无线通信和无线网络的项目试验。通过亲自动手，体验什么是无线通信，什么是无线网络，如何进行无线通信，如何自己动手组建一个低成本、高效率的无线网络……

    本书从自己动手搭建一个无线开发系统开始。从点到点，点到多点，到网状无线网络(中间穿插介绍无线通信和无线网络的相关关键技术FDMA、TDMA、CSMA、FHSS等)，循序渐进，使对无线通信和无线网络完全不熟悉的电子工程师，能够轻松上路，理解无线通信的原理，体验无线网络的奥秘。当读者全部完成这些试验后，也许会大大松一口气——“无线通信和无线网络原来如此简单”，这时我们的目的就达到了。

    本书的另一个主要特点是，读者只要能读懂相关C语言程序代码，就可以轻松地熟悉所需要的无线通信和无线网络功能。成都无线龙通讯科技有限公司的工程师开发了本书全部试验用的C51源代码，并在相关无线模块上经过了实际无线通信和网络测试，读者可以在这些源代码上进行裁剪——修改和增加可能的应用。

    将复杂的无线通信和无线网络的开发转变为C语言的软件开发，正是初学者快速进入无线通信的关键，也是未来无线通信和无线网络技术发展的关键。其实，当完全理解本书的各个试验后，读者所掌握的无线通信和无线网络方面的实际能力就已经达到了较高的水平。在这个基础上，应该可以在工作中轻松地使用相关无线技术。当然这不仅仅是一个学习无线通信的过程，也是丰富用C51开发单片机的经验的过程。

    成都无线龙通讯科技有限公司(http://www.c51rf.com)将提供与该书配套的、专门针对个人用户使用的经济型C51RF4无线单片机开发系统和最新的C51RFS3100/ 8051无线芯片开发系统。这些无线开发系统包括了本书全部试验所需要的除KEIL C51以外的所有软、硬件开发环境。

    C51RF4无线单片机开发系统全套包括两个基本无线模块、一个无线单片机仿真器、一个直流电源、RS232电缆、例子程序源代码、使用说明手册。读者仅仅采用这套经济型开发装置，连接家里的计算机，就可以完成本书大部分的试验。

    其中部分无线实验，还可以选择采用C51RFS3100/S3000来完成。这又是一套针对个人学习无线芯片开发而设计的学习、实验开发平台。

    本书各章附有练习题，读者可以使用开发系统和模块完成相关习题，并对照所附答案。学习的目的在于应用，所以该书每章习题前的一节，都是一个相关的无线应用实际项目实例，让读者具体实践，以加深了解。

    本书已经包括的应用实验项目有无线双向遥控器、长距离RFID系统、家庭安全监视系统、无线传感器、温度远程监控、无线RF232、无线网络病区监视，目的是让读者将学习的相关无线知识和实际无线应用系统相结合，了解实际无线应用系统设计的原理和技术关键。

    自己动手，体验无线，是目前国内嵌入式电子技术学习的弱项。成都无线龙通讯科技有限公司推出本书和配套的开发工具，是希望能提供给广大读者一个低价格的无线技术学习的解决方案。而只有动手实践，才能真正理解无线通信和无线网络的基本原理，掌握无线通信和无线网络技术。

    今天的世界，已经是无线的世界，未来的世界，更是无线的天下，而掌握无线通信和无线网络技术，应是每个电子工程师的必修课，刻不容缓。但对许多电子工程师而言，无线网络和无线通信好像总蒙着一层神秘的面纱，那么多复杂的公式，那么多复杂的电路，而高频的无线电波还看不见、摸不着，等等。《短距离无线数据通信入门与实战》和配套的无线开发工具，正是要像一把利剑，通过自己的动手实践，揭开这神秘的面纱，让读者一窥无线通信和无线网络的真实面目，驾驭无线通信的技术，在无线网络上自由飞翔。

    一本书再好，也只是一个入门，一个基础，一个起点。从这本书出发，可以容易地继续攀登无线开发设计的高峰，学习蓝牙技术、802.11无线网络、802.15.4低功耗网络、HOMERF技术等。这是因为这些无线通信和无线网络基本技术的基本原理，都已经包括在本书的文字和试验之中了。

    全书由李文仲、段朝玉负责规划、审核和统稿。参与本书编写及相关工作的主要人员有崔亚远、林涛、周恒、王明宇、康凯、李欣兰、袁圆等。

    最后，要特别感谢北京航空航天大学出版社的全力支持，如果没有他们的努力和辛勤劳动，这本书不会这样快出版。

    由于时间仓促，作者水平有限，书中难免存在不足之处，欢迎广大读者批评指正。

作者
2006年8月于成都

第1章无线通信和无线网络基础
1.1 嵌入式无线通信和无线网络广阔的应用前景1
1.1.1 家庭安全系统1
1.1.2 街头停车收费系统2
1.1.3 无线读表系统3
1.1.4 轮胎压力监视系统3
1.1.5 货物跟踪管理系统4
1.1.6 农作物环境监测系统5
1.1.7 其他应用5
1.2 无线通信的频谱和ISM开放频带5
1.3 典型的无线通信系统7
1.3.1 典型的长距离无线通信系统7
1.3.2 短距离无线通信系统7
1.4 典型的无线网络结构和原理8
1.4.1 以太网结构8
1.4.2 无线网络结构10
1.4.3 短距离无线数据通信网络的各种国际标准简介11
1.5 习题和答案14
第2章 8051无线片上系统(无线SoC)简介
2.1 8051内核微控制器15
2.2 最新的无线收发芯片介绍16
2.2.1 Nordic NRF905无线数据通信收发芯片17
2.2.2 Nordic NRF2401无线数据通信收发芯片18
2.3 8051+无线收发芯片的无线片上系统(SoC)19
2.3.1 CC1010无线单片机19
2.3.2 NRF9E5无线单片机23
2.3.3 NRF24E1无线单片机27
2.3.4 其他8051内核的无线单片机28
2.4 习题和答案30
第3章建立自己的无线开发平台
3.1 安装C51RF4无线(SoC)开发系统33
3.1.1 开发系统硬件平台搭建33
3.1.2 软件编译/调试平台安装35
3.1.3 安装无线龙通讯开发下载软件37
3.2 设置C51RF4在线DEBUG环境和参数39
3.3 目标模块NRF24E1/NRF9E5的硬件测试45
3.4 习题和答案46
第4章迈进短距离无线数据通信门坎
4.1 无线数据通信门坎——点到点无线通信48
4.2 点到点无线通信的实现——软硬准备49
4.3 点到点无线数据通信的初始化及关键函数50
4.3.1 NRF9E5模块初始化程序50
4.3.2 其他重要功能函数58
4.3.3 超时退出的实现60
4.3.4 NRF9E5发送和接收函数61
4.4 发送/接收数据包装格式63
4.5 点到点无线通信C51源代码64
4.5.1 接收部分65
4.5.2 发送部分74
4.6 观察无线通信的实际效果84
4.6.1 发送模块连接到C51RF4开发系统下载程序84
4.6.2 发送模块独立开始工作84
4.6.3 接收模块连接到C51RF4开发系统85
4.7 应用：双向无线遥控器87
4.8 习题和答案92
第5章巧用频率资源
5.1 无线频率分割原理94
5.2 FDMA实验的模块和软件准备97
5.3 FDMA点到多点无线通信总体结构98
5.4 点到多点通信C51源代码99
5.4.1 数据包长度变化99
5.4.2 增加一个频道改变函数99
5.4.3 接收程序流程图100
5.4.4 接收程序源代码100
5.4.5 发送程序流程图110
5.4.6 发送程序源代码110
5.5 观察FDMA无线通信的实际效果120
5.5.1 发送模块连接到C51RF4开发系统下载程序121
5.5.2 发送模块独立工作122
5.5.3 接收模块连接到C51RF4开发系统122
5.6 应用：无线温度传感器123
5.7 习题和答案129
第6章时间区分避免多节点无线通信冲突
6.1 时分多址原理131
6.2 模块和软件的准备133
6.3 TDMA点到多点无线通信的实验结构134
6.4 时分多址C51源代码135
6.4.1 TDMA接收主机流程图135
6.4.2 TDMA接收主机源代码135
6.4.3 TDMA发送节点流程图144
6.4.4 TDMA发送节点源代码145
6.5 通过仿真观察无线通信的实际效果154
6.5.1 系统连接以及程序下载155
6.5.2 节点模块独立开始工作156
6.5.3 接收模块连接到C51RF4开发系统156
6.6 应用：长距离RFID系统 156
6.7 习题和答案162
第7章更智能地提高无线通信防冲突的效率
7.1 载波监听原理164
7.2 实验器材的准备165
7.3 发送/接收数据包格式166
7.4 载波监听C51源代码166
7.4.1 主机程序解析166
7.4.2 节点程序解析176
7.5 观察无线通信的实际效果186
7.6 应用：双向家庭安全系统无线传感器188
7.7 习题和答案194
第8章跳频通信——在无线通信中抗干扰
8.1 跳频无线通信的概念196
8.2 实现无线跳频通信的技术关键198
8.3 无线跳频的软件实现198
8.4 FHSS通信C51源代码199
8.4.1 FHSS主机通信的实现199
8.4.2 FHSS分机(节点)设计实现209
8.5 观察无线跳频通信的实际效果219
8.6 应用：工业控制开关量传送系统221
8.7 习题和答案225
第9章实现具有自组织、自管理功能的无线数据网络
9.1 无线网络的硬件组成227
9.2 网络通信协议的组成及详解228
9.3 自组织、自管理功能的无线数据网络C51源代码229
9.3.1 网络同步时段229
9.3.2 广播信号时段230
9.3.3 加入/退出网络时段235
9.3.4 网络维持及数据交换申请时段240
9.3.5 点到点数据交换时段244
9.3.6 其他重要的程序249
9.3.7 主程序 254
9.4 观察无线网络通信的实际效果263
9.5 应用：病区无线监控系统266
9.5.1 电路原理266
9.5.2 网络主要程序介绍269
9.6 习题和答案282
参考文献284

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