无线单片机和无线自组织网络

无线单片机和无线自组织网络

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  • 型号:无线单片机和无线自组织网络
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本书以最新CC1110/CC2510高性能无线单片机为基础,介绍小型低功耗 RF无线网络协议,配合成都无线龙通讯科技有限公司提供的个人无线学习系统C51RFPS完成所有单片机、无线数据通信、无线网络等实验,使读者对无线网络豁然开朗,对无线网络的原理和设计有全新的认识。  本书是个人、学生、无线爱好者、工程师学习无线网络基础的入门读物,本书也可作为广大从事单片机、无线应用、自动控制、无线传感等专业的工程技术人员的参考书,或可作为高等院校的计算机、电子、自动化、无线通信等专业相关课程的教材。

功能特点:

  动手实践,快速掌握无线网络的“王冠”——软件协议栈  目前,随着像ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等新兴无线技术在市场上的空前成功,短距离嵌入式无线数据通信和无线网络作为电子技术和嵌入式技术发展的一个热点,开始受到越来越多的人的关注,同时也希望尽快学习和掌握这门最新的技术,将这些无线技术应用到自己熟悉的领域。 


 许多大学和职业学校,也希望尽快开设短距离无线通信、ZigBee技术、无线传感器网络、单片机无线数据通信等新兴课程,缩短学生和目前先进技术的差距,使学生掌握最新的无线通信和无线网络技术,增加就业机会。  世界著名的芯片厂商TI公司最近发布了最新的CC1110和CC2510高性能无线单片机和在该芯片上运行的一个简化无线网络协议栈,对于希望学习单片机和入门嵌入式无线的读者及期待学习无线和无线网络技术的读者,是一个全新的机遇和喜讯。  我们认为,如果采用这个优秀的无线片上系统(SoC)构建一个全新的学习体系,就有可能实现一个平台,一本教材。从学习单片机基础开始,到学习短距离无线数据通信,学习高级的无线网络等,一气呵成,让读者非常容易地完成入门单片机、入门和实战无线网络的学习之旅。  本书从熟悉基本的硬件工具和平台开始,让读者首先简单熟悉将贯穿全书使用的C51RFPS单片机和无线教学平台(C51RFPS是为本教材量身定制的低价格单片机和无线教学系统)。然后简单熟悉IAR高级软件编译和集成调试环境(这是一个非常强大的,类似Keil的C51编译、调试软件开发平台)。接下来详细介绍了CC2510、CC1110无线单片机的硬件结构和基础,为下面的无线网络学习打基础。  


从第3章起,本书通过9组大型实验让读者在动手实践中,开始单片机学习的实践过程。实验内容涵盖了I/O初始化、定时器使用、中断应用、A/D应用、串口通信、时钟编程、看门狗、液晶驱动,以引导初学者入门。每个实验都给出了详细的原理、内容及建好的C51工程和C51源代码程序。对于完全没有单片机基础的读者,通过这样一段学习实验的过程,将能够比较容易地对应教材,通过实际实验,初步掌握8051单片机的基础;对于已经非常熟悉8051单片机的读者,也可以看作是一个很好的和对无线单片机基础和原理的复习过程。  


当读者已经具备一定单片机基础后,本书进入了无线部分的学习过程,在第4、5章中本书通过6组实验,包括:CC1110/CC2510无线射频收发配置、无线射频点对点无线数据通信、FDMA点对多点无线数据通信、TDMA点对多点无线数据通信、CSMA点对多点无线数据通信、FHSS点对多点无线数据通信等,详细介绍了短距离无线数据通信的基本技术原理,并通过具体的实验,让读者实际体验到如何采用C51编程和控制,实现无线通信的具体基础和软件编程技巧。这实际上也是丰富读者嵌入式开发方面的经验和C51编程方面的经验。  特别一提的是从这部分实验开始,读者将开始使用成都无线龙通讯技术有限公司(简称成都无线龙公司)专门开发的虚拟PC软件工具。这套工具包括无线龙串口助理、无线龙虚拟液晶和七段显示等,读者使用这些工具,等于将自己的PC作为一个嵌入式应用的显示和通信窗口,利用PC强大的图形显示功能,能更加直观地看到自己C51软件代码的实际运行效果和无线通信、无线网络实验的实际效果。


不仅方便和容易使用,而且大大降低了这套开发平台的成本,使在家建立低价格单片机/无线开发平台的梦想更加接近变成现实。  在读者完成无线数据通信的基本训练后,本书进入全书的重点——自组织无线网络,通过对能“开盒即用”的、在CC1110/CC2510等片上系统(SoC)上运行的、简单小型RF网络协议的详细介绍和大量实验,让读者了解和真实体验一个典型的网络协议的基础和原理,C51代码在RF网络协议工作中的具体过程。  


小型低功耗RF网络通常包含电池供电的设备,这就需要较长的电池使用寿命,以及较低的数据速率与占空比,而且直接相互通信的节点数量也非常有限。利用这个小型网络协议可实现MCU资源占用的最小化,从而降低了低功耗RF网络的系统成本。  在使用很少资源情况下,这个小型无线网络协议依然能够支持点对点多路由通信。这种选择方案不仅可使用数据中心和网关(Access Point)来存储并发送消息,还能通过范围扩展设备(Range Extender)来扩大网络覆盖范围,以支持四次网络跳转(ADHOC);同时还支持串状网络和多种网络拓扑、高级网络路由等多种自组织无线网络功能。  本书的大量实验让读者实际体验和了解包括Network Management(网络管理)、Access Point(数据中心)、Frequency Agility(跳频)、Range Extender(范围扩展)、Encryption(加密)、Battery only Network(低功耗网络)等高级无线网络基础。  同时对网络协议各层:应用层(Application Layer,APP)、网络层(Network Layer,NWK)、硬件逻辑层(Lite Hardware Abstraction Layer,LHAL)、无线网络的加密层等,也有一个实际和清晰的了解。  


如何在低价格的单片机系统中,在占用很少内存资源的情况下,开发低功耗无线网络系统?如何开发自组织无线网络协议软件?如何设计复杂的网络拓扑软件?如何实现路由和无线自动转发?这些在目前的市售的书籍和资料中都很少见,但是这个运行在CC1110/CC2510等片上系统上的小型无线网络协议栈,像一只被解剖的麻雀,向我们展示了其中的奥妙和原理,让读者对无线网络豁然开朗,对无线网络的原理和设计都有了全新的认识。  长期以来,国内的大学和职业学校在开设无线通信和单片机无线数据传输相关课程的时候,对无线网络协议栈这个无线网络的核心部分的教学;让学生能够通过实践分析一个典型的无线网络协议栈来了解无线通信协议栈的原理;实际动手实践,掌握如何设计无线网络协议栈;一直没有很好的教学解决方案。


目前市场上的无线网络协议栈,如GSM/GPRS协议栈,802.11/Wi-Fi协议栈等,都比较复杂和庞大,不太适合入门级教学使用,而本书和本书介绍的这个小型无线网络协议栈和相关实验代码——低成本的C51RFPS实验开发系统,正好为国内无线网络协议栈课程和无线网络课程、单片机精品课程的教学,提供了理想的、成套的教学学习解决方案。  无线龙公司提供了全部网络协议栈C51源代码,让读者在学习领会的基础上,可以很方便地在C51源代码上进行修改和裁剪,开发自己的各种实际应用。  当读者认真读完全书,成功做完全书中的各种实验,将这套伴随你这次单片机/无线学习之旅全过程的C51RFPS系统收入包装盒之中时,我们祝贺读者:你从开卷前对单片机还比较缺乏了解,到学习本书后,通过对本书的学习实践,已经具有了单片机C51软件开发的良好基础;同时对无线通信、无线网络方面也兼备了相当的动手能力、知识和经验。  


我们同时也希望读者从这里开始,继续学习16位、32位微控制器,学习各种新型无线芯片和无线片上系统,学习ZigBee无线网络、蓝牙无线网络、GSM/GPRS和802.11/Wi-Fi高速无线网络技术。  我们和读者一样知道学海无边,知识没有穷尽。今天无线技术、嵌入式技术正在以空前的速度向我们走来,正在改变着世界,改变着我们的生活和未来,让我们扬起风帆,举起双手,去迎接无线时代的到来!愿本书作为读者启航无线世界,启航嵌入式世界的一块基石、一片桨叶、一丝清风……这也是我们成都无线龙公司全体科技人员和北京航空航天大学出版社共同的心愿。



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