工业遥控系统RF通信协议书范本

1、工业遥控系统 RF通信协议 i 围 本协议约定工业遥控系统 RF通信协议，本协议适用于工业遥控系统的射频数据通信。 2规性引用文件 无。 3术语与定义 本标准术语定义引用：无。 4网络物理描述 本标准物理层描述引用：无。 5符号缩写的含义 表1符号缩写 符号 含义 符号 含义 ：2-FSK :2进制频率转换按键 ADC r模数转换器 AFC 自动频率补偿 AGC 自动增益控制 :BER 位误差率 r cca r清理信道评估 CRC 循环冗余检查 EIRP 等价等方性的辐射功率 ESR :等价串联阻抗 FEC 前向误差校正 FIFO 先进先出堆栈 FSK 频移键控 gfsk :咼斯整形频率转换键

2、控 IF :中间频率 LBT :发送之前侦测 LNA 低噪声放大器 lo :局部振荡器 LQI PP曰.丰/ 耳口 质量指示器 MCU 微控制器单元 MSK 最小化转换按键 PA :功率放大器 r pcb :印制电路板 PD 功率降低 PQI 前导质量指示器 PQT :前导质量门限 RCOSC :RC振荡器 RF 电磁波频率 RSSI 接收信号长度指示器 RX :接收，接收模式 SAW :接口水波 SNR 信噪比 SPI 连续外围接口 TBD ：待定义 TX :发送，发送模式 VCO 电压控制振荡器 WOR :电磁波激活，低功率拉电路 xosc :石英晶体振荡器 XTAL r石英晶体 6物理层

3、 由于通信接口芯片采用TI公司的数字调制解调电路 CC110Q调制方式为 2-FSK,数据速率为 38400 bps。物理层的帧格式依据 CC1100的技术特点而设计。 6.1 CC1100物理层基本帧结构 tQptiofiiry F EC encDdftl-deccidedi Inserted auttmancjKy in TX. piocesscd jh id remold m RX. Preamble 四启 ftin ieioi Optkmai user-pro vid Ed fields piric：ESEel in TX. (pf-jcetsiied but not nemoved

4、in RX_ nprocesed user data 宙part Ircim FEC andior bvhiteninq) 3个最长发送 周期T9。也就是，接收机轮询到遥控器所在的频率后，最多有3次接收连接请求的机会。若接收到 地址码匹配的数据包，建立连接，发送连接应答数据包。连接过程如图2。 若遥控器在一个信道上等待的时间T10 （信道等待时间） 超过1个接收机轮询周期T6，更换信 道，在新的信道上等待接收机。 各段时间表如表二。 表3各段时间表 1个数据包发送时间 T1 11.25 ms 心跳包周期T2 200 ms 信道统计时间T3 210 ms 等待应答超时T4 20 ms 接收机信道

5、查询时间 T5 230 ms 接收机轮询周期T6 230 ms *总信道数 16=3680 CCA等待超时T7 40 接收机超时等待时间 T8 530 ms 最长发送周期T9 71.25 ms 信道等待时间T10 3700 ms 图2连接请求命令与应答 7.2.2信道连接的维护 考虑到无线信道的特点，要求遥控器、接收机分别设置连接状态寄存器及连接超时寄存器，并 按如下状态转移模式进行连接维护。 连接成功后，遥控器开始发送命令数据包，若命令发出后经过等待应答超时T4没收到应答，则 重发命令。重发命令模式与重发连接运行模式类似。若一个命令数据包重复发送3次后仍没收到应 答包，则认为连接丢失，更换信

6、道，在新的信道等待接收机。接收机若超时没收到遥控器的命令数 据包，则认为连接丢失，继续按信道表查询。超时等待时间T84*最长发送周期 T9。信道维护流程 图如图4。 图3连接后的信道维护 7.2.3 跳频 若遥控器在一个信道上的等待时间超过T10未收到应答，或者连接上后重发次数已满还未收到 应答，此时需要进行跳频。 跳频的过程为： 1，再次统计当前信道的 RSSI，若RSSI满足可用信道条件，且平均 RSSI小于RSSI参考 值，则继续停留在该信道发送连接报文，等待接收机 2，如果当前信道不满足可用信道条件，则依次跳到下一个信道进行统计。直到找到一个 满足条件的信道。 3，若没有满足条件的信道

7、，则使用所有信道中平均RSSI值最小的信道进行通信 7.3数据发送模式 数据的发送采用 CSMA/C軌制和应答机制。 1，CSMA/CS机制 考虑到在系统附近围可能存在多个同类系统，并且与这些系统存在使用相同信道的可能， 有必要采用 CSMA/CA( Carrier Se nse Multiple Access with Collisi on Avoida nee)机制来 防止冲突发生和解决冲突问题。 在802.11(主要应用于无线局域网)和802.15.4 (主要应用于Zigbee )中，都采取了 CSMA/CA 机制。这种机制在一些点到点的无线通信中也比较常见。其过程是： (1) 数据发送

8、就绪时，先检查信道是否被占用。 (2) 如果信道被占用，则等到介质空闲后，再随机退避一段时间，重复(1)过程。 (3) 发送数据。 (4)等待接收者应答。如果等待应答超时，则重复(1)过程。如果成功接收到应答，则此次 发送过程成功结束。 下面这个图示用来说明两个遥控系统如何避让: 接收数据 发送应答/12.5 接收到发送转 换+发送准备 载波监听 发送过程 接收过程 认为信道clear的条件有两个 1，相对差值。当前采集的RSSI值比上一次采集的 RSSI值小10dBm 2，绝对值。当前采集的 RSSI值小于-70dBm。 为了防止无限制等待，当等待CCA时间超过了 CCA等待超时T7，将强制

9、发送。 2，应答机制 遥控器端发送的任何消息都要求接收机立即应答。如果超时未收到接收机的应答，则重发报 文。重发次数为 3次。只有遥控器端发送使用CSMA/CA机制，接收机应答不使用CSMA/CA机制。 F图表示通信3种情况。 无错误通信过程 发送报文 T1 T2 T3 接收到应答，通信成功 接收到报文 发送应答 T2-T 1 = 1 1.25ms T3-T 2 5ms T6-T 5 = 11.25 ms 总开销=27.25ms 错误模式1 接收机接收到错误 请求数据包情况 等待应答超时, 重发报文 发送报文 T1 T2 接收到应答通信成功 T3 . T6 错误模式2 遥控器接收到错等待应答超

10、时，T1 误应答情况重发报文 错误数据应答包 等待应答超时, 重发报文 接收到应答，通信成功 T4 T5 T2 T3 接收到错误包 接收到报文 发送应答 T2-T 1 = 11.25ms T3-T 2 =20ms T4-T 3 = 11.25ms T5-T 4 5 ms T6-T 5 = 11.25 ms 总开销=58.75ms 接收到报文 发送连接应答，连接成功 T2-T 1 = 11.25ms T3-T 2 5 ms T4-T 3 = 11.25ms T5-T 2 =20ms T6-T 5 = 11.25ms T7-T 6 5 ms T8-T 7 = 11.25 ms 总开销=58.75m

11、s 接收到报文 发送应答 7.4通信包结构 设备链路层实现数据包封装与数据发送，我们定义CC11O0进行CRC16计算前的数据为链路层数 据，链路数据由应用层数据打包得到。 表4 链路层帧结构 项目 数据 容 地址码 功能码 报文长度 叩令编号 应用层数据 XOF校验数据 长度（字节） ：3 1 1 1 N=14 1 地址码：用于遥控器与接收机配对，配对码错误，后续报文自动丢弃。 功能码：用来描述数据包的功能用途。 报文长度：是指“应用层数据”的长度，固定长度为14,小于255。保留该字节是为了链路层 的媒介无关的特性。 命令编号：为了防止遥控器重发命令时，接收机重复执行命令。当遥控器收到正确

12、回应命令编 号加1,如果接收机收到命令编号与前一次的相同，则不执行该命令。 应用层数据：等待输的应用层数据，直接表达应用层的要求。 XOR校验：“地址码、功能码、报文长度、 应用层数据”的所有字节的异或值，长度为1个字节。 链路层的数据包总长度为21字节。 8应用层帧格式 工业遥控系统支持报文类型参见下表。 表5 报文类型表 序号 报文类 型 应用层功能 报文长度 说明 1 A0 遥控器发起：通信连接 固定长度为14 2 A1 接收机应答：通信连接 固定长度为 14 3 A2 遥控器发起：遥控命令 固定长度为 14 4 A3 接收机应答：遥控命令 固定长度为 14 5 A4 遥控器发起：心跳包

13、 固定长度为 14 6 A5 接收机应答：心跳包 固定长度为 14 7 A6 遥控器发起：PWM电流 调节 固定长度为14 8 A7 接收机应答：PWM电流 调节 固定长度为14 9 保留不用 10 保留不用 11 AA 保留不用 12 AB 保留不用 13 AC 遥控器请求：对时命令 14 AD 接收机应答：对时命令 15 AE 保留不用 16 AF 保留不用 表6 请求通信连接：A0 字节 报文容 数据格式 用途 序号 1 T_CH 遥控器的信道号 2 T_LINK_ST 遥控器连接状态字节，待补充，默认为0X00。 3 T_STATUS 遥控器状态字节，待补充，默认为0X00。 4 Ye

14、ar 时间 5 Month 6 Day 7 hour 8 Minute 9 Second 10 11 12 13 14 :T VERSION 遥控器系统版本号。默认为 0X01。 表7 应答通信连接：A1 字节 报文容 数据格式 用途 序号 1 R CH 接收机的信道号 2 R LQI AV 信道质量 接收机通讯时LQI平均值 3 R RSSI MS 信号强度 接收机通讯时RSSI 4 R RSSI MIN 接收机无通讯时 RSSI最小值 5 P R RSSI MAX 接收机无通讯时 RSSI最大值H 6 R RSSI AV 接收机无通讯时 RSSI平均值 7 PR STATUS D7: 1

15、ARM自检故障 接收机状态字节，待补充，默认为0X00。n D7: 0 ARM自检正常 D6: 1 DSP自检故障 D6: 0 DSP自检正常 D5: 1电源自检故障 D5: 0电源自检正常 D4: 1急停自检故障 D4: 0电源自检正常 D3: 1 D3: 0 D2: 1 D2: 0 D1: 1 D1: 0 D0: 1 D0: 0 8 9 10 11 12 13 14 R VERSION 接收机系统版本号。默认为 0X01。 表8 遥控命令A2 字节 序号 报文容 数据格式 用途 1 ANALOGO 摇杆0数据，用于控制臂架旋转。 2 ANAL0G1 摇杆1数据，用于控制一节臂上下运动。 3

16、 ANAL0G2 摇杆2数据，用于控制二节臂上下运动。 4 ANAL0G3 摇杆3数据，用于控制二节臂上下运动。 5 :ANAL0G4 摇杆4数据，用于控制四节臂上下运动。 彳 6 ANAL0G5 摇杆5数据，用于控制五节臂上下运动。 7 ANAL0G6 备用模拟量。 8 ANAL0G7 排量数据 9 ANA_DIRO D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 摇杆7正向开关状态。 摇杆7反向开关状态。 摇杆6正向开关状态。 摇杆6反向开关状态。 摇杆5正向开关状态。 摇杆5反向开关状态。 摇杆4正向开关状态。 摇杆4反向开关状态。 摇杆方向信息字节 0,用于控制臂架正反 运动方向。 顺

17、时针方向为正向；逆时针方向为反向。 向上为正向；向下为反向。 1，表示对应位开关闭合。 0，表示对应位开关打开。 10 ANA_DIR1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 摇杆3正向开关状态。 摇杆3反向开关状态。 摇杆2正向开关状态。 摇杆2反向开关状态。 摇杆1正向开关状态。 摇杆1反向开关状态。 摇杆0正向开关状态。 摇杆0反向开关状态。 摇杆方向信息字节1,用于控制臂架正反 运动方向。 11 SW_STATUSO D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 泵送启动开关 泵送停止开关 正泵开关。 反泵开关 快速泵送开关 慢速泵送开关 发动机转速加 发动机转速减 开关量

18、当前状态字节 0。 1，表示对应位开关闭合。 0，表示对应位开关打开。 12 SW_STATUS1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 电笛开关 发动机熄火开关 遥控器电池状态 遥控器开关机 开关量当前状态字节 1 D5=1,电池低电压，遥控器即将进入待机 状态，命令接收机关闭所有输出；D5=0, 电池正常。 D4-1,遥控器已关机，接收机断开连接， 关闭所有输出；D4=0, 遥控器开机 13 SW_CHGO D7 D6 D5 D4 D3 D2 0 摇杆5 摇杆4 摇杆3 摇杆2 摇杆1 变位状态字节1。值为1时表示该开关量 或模拟量有变化。 未定义数据位为备用数据，要求发送方强

19、制设置为0。 D1 D0 摇杆0 排量 14 SW_CHG1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 泵送开关 正/反泵开关 快/慢速泵送开关 发动机转速加/减 电笛开关 发动机熄火开关 遥控器电池状态 急停 开关量变位状态字节0。值为1时表示该 开关量有变化。 表9 应答遥控命令A3 字节 报文容 数据格式 用途 序号 1 R CH 接收机的信道号 2 R LQI AV 接收机通讯时LQI平均值 3 R RSSI MS 接收机通讯时RSSI 4 R RSSI MIN 接收机无通讯时 RSSI最小值 5 :R RSSI MAX 接收机无通讯时 RSSI最大值 6 R RSSI AV 接收机无通讯时 RSSI平均值 7 :R STATUS D7: 1 ARM自检故障 接收机状态字节，待补充，默认为oxoo。n D7: 0 ARM自检正常 D6: 1 DSP自检故障 D6: 0 DSP自检正常 D5: 1电源自检故障 D5: 0电源自检正常 D4: 1急停自检故障 D4: 0电源自检正常 D3: 1 D3: 0 D2: 1 D2: 0 D1: 1 D1: 0 D0: 1 D0: 0 8 9 10 11 12 13 14 R