4 接入系统的控制及其实现

4．1 无线系统的控制方法

将所有的nRF24E1模块都设置为同一频率，通过设置不同的地址来区分各个无线模块。为了避免多个从机同时给主机发送数据产生冲突，主机不但要作为接入点，同时要控制整个无线系统，避免冲突。

系统采用主机轮询，从机应答的方法，即主机按照一定的规则，给从机发送一个允许从机发送数据的标志。该标志相当于一个令牌，从机若有数据发送，得到令牌后，可在令牌的有效时间内连续地发送多帧数据。当然，也可以设置只能发送1帧数据，数据发送完毕后必须有一个结束的信号END标志；如果从机没有数据发送，也必须给主机返回END标志，从机的回应可以让主机判断与该从机的通信链路是否正常。

主机对无线系统的控制主要是通过令牌来实现的，因此主机对从机的令牌是否有效的判断是其中的关键，而且必须考虑足够的容错性能。可以通过两个方法来判断和控制令牌的有效时间：一是从机收到令牌到返回END标志的时间内令牌为有效，而主机根据从机返回的END标志即可判断该从机的令牌已经失效；二是规定令牌的最大有效时间，从机收到令牌后开始计时，达到规定的最大时间后，令牌自动失效，主机也通过计时来判断从机的令牌是否失效。这两个方法同时起作用。第一个方法可以提高系统效率，避免在空闲的链路上消耗过多的时间，使系统的品质得到提高；而设置最大时间是为 了限制一个从机占用通信链路的时间，也可以防止丢失END标志甚至通信链路不正常所产生的错误，尽量减少不正常的链路对系统其他部分的影响。

当然，主机不仅可以采用轮询的方法，也可以根据各个从机的通信优先级不同来分配令牌，而且每个从机令牌的最大有效时间也可以不一样。从机必须在令牌的有效时间内才能给主机发送数据，每一时刻只有一个从机的令牌有效，以避免冲突。主机要发送数据，必须先查询从机的令牌是否有效。若令牌有效，还必须等从机的END标志到来后，或者时间超过了令牌的最大有效时间，且这时所有从机的令牌都见效，主机才可以发送数据。

4.2 系统的实现

nRF24E1主机不但要与ATmegal28通信，还要与其他nRF24E1从机通信；同时，还要控制整个无线系统。因此，nRF24E1主机是整个无线接人系统的关键，它能否高效地运行，关系到整个系统的效率。

图3所示为。nRF24E1主机在正常情况下的运行流程。主机在令牌发出去以后，就只能处于无线接收的状态，直到从机的令牌无效后才能进行与ATmegal28的通信或者给从机发送数据。

nRF24E1从机的通信任务要简单得多，另外还有各自的应用。可以用nRF24E1的I/O端口直接控制设备，也可以连接其他MCU实现其他功能。

由于nRF24E1内置了增强型8051控制器，使nRF24E1成为一种集无线数据接收和发送于一体，以及对数据进行处理的片上系统(SoC)，并且有模拟输入和PWM输出，因此，不但可以作为无线接口实现无线数据传送，在一些较为简单的控制系统中，可以用它作为控制核心，无需另接MCU。这使得nRF24E1的应用系统更为简化，大大增强了无线系统的稳定性和可靠性；同时，也使得开发变得简单，成本进一步降低。

在一些较为复杂的系统中，由于nRF24E1的端口有限，只有256字节的RAM空间，805l的处理能力也不是很强。在这样的系统中，可通过连接功能更为强大的MCU，让MCU进行处理。应用中，采用了ATmegal28，而nRF24E1只作为无线通信的接口，将数据通过UART或SPI接口传送到Atmegal28，让Atmegal28进行较为复杂的运算和处理。

图4为ATmegal28与nRF24E1的SPI接口电路图。nRF24E1为SPI的主机，ATmegal28为从机。通过SPI接口可使nRF24El与ATmegal28的最大通信速率达到2 Mbps，因此，传输的速度可以满足大多数场合的应用。

本系统可以应用于数据采集系统、信息家电的无线通信接口、住宅和楼宇自动化装置以及工业自动化的无线连接等场合。上述方案已经在数据采集系统上得到应用，很方便地实现了设备间的无线连接；而且对原有模块的改动很少，开发时间较短，系统的稳定性很好。

结 语

蓝牙工作在2．4 GHz频段，但由于其芯片的成本一直居高不下，产品很难开发，因此到目前为止，蓝牙的产品还是很少。另外，市场尚未出现非蓝牙不可的应用 需求，蓝牙的一些市场定位能够轻易地被其他更专业的产 品所取代。nRF24E1就是以较低的价格和较容易应用开 发等优势来代替一些领域的蓝牙应用，为一些只需要简单 的无线连接的应用领域，提供一种低成本、低功耗、能够快 速开发应用的方案，以实现无线连接。另外，在嵌入式系统中实现TCP/IP协议栈，利用Internet进行数据的远程传送；而在本地端采用嵌入式的2.4 GHz无线接入技术， 将这两者结合起来，具有一定的先进性和广阔的应用前景。