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科普知識
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開發板

一種多節點無線網絡串口透傳系統

發布日期:2022-10-14 點擊率:133

本方案提出了一種基于IEEE 802.11協議的多節點無線網絡串口透傳系統,可廣泛用在無人機集群飛控,無人車控制等領域。在傳統的無線網絡串口透傳系統中,只能實現2個節點間的串口透傳,本方案提出的方案則可以實現數十個甚至100個節點之間的串口透傳。

上圖是單個無線網絡串口節點的硬件設計方案,選用了Qualcomm公司的AR9344 WLAN SoC,利用其內置的IEEE 802.11 MAC/基帶/射頻建立無線網絡,并利用其自身的高速串口與外部設備互聯,例如無人機、無人車。由于802.11具備很高的傳輸帶寬,串口的數據量又很小,所以這種方式只會引入很小的傳輸時延。本方案中,AR9344工作在Adhoc模式下,即對等網絡,只要具有相同的信道,信道帶寬,SSID,則任意節點都可以實現網絡互通,非常便于使用。

上圖是射頻前端的原理圖,選用了Skyworks的SE5004作為功率放大器,通過低通濾波器抑制諧波后送入射頻開關,并最終通過天線發送至空間;來自天線的射頻信號經過射頻開關選通后首先經過帶通濾波器選頻,篩選出需要的信號,然后送入低噪聲放大器的提升信號強度。來自AR9344的發射使能、接收使能信號控制著SE5004及BFP740F的打開與關閉。

多節點無線網絡串口透傳系統的網絡拓補如上圖所示。所有組網的節點具有唯一的ID號,控制中心即電腦與串口節點1相連,其他節點與各自的串口設備(2號至N號)相連,所有節點通過無線網絡建立了連接,指揮中心可以通過無線網絡向任意串口設備發出指令,指令格式如下:

其中源設備號就是節點1,目的設備號是需要接受指令的節點號,指令長度是指此條串口指令的長度,原始串口指令就是控制中心發出的原始控制指令,CRC校驗和是此次發送數據的校驗值,可以在一定程度上校驗數據發送的準確性。

指揮中心發出指令后,無線網絡中的所有節點都可以收到,所有節點都會解析此條指令,如果指令中的目的設備號與自身設備號匹配,則將解析出的原始串口指令透傳至后端的串口設備;如果指令中的目的設備號與自身設備號不匹配,則放棄,原始串口指令,如下圖。

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