窄带物联网技术基础与应用-4G5GWi-Fi及WSN通信方式的接入

第一零章四G/五G,Wi-Fi及WSN通信方式地接入一零.一四G通信方式一零.三WSN通信方式一零.四Wi-Fi与WSN相结合地物联网系统一零.五实验十Wi-Fi与WSN相结合实现上行通信一零.二Wi-Fi通信方式Wi-Fi是一个基于IEEE八零二.一一标准地无线局域网技术,无论是在地铁上,办公室或是家里等各种地方都会有它地身影,它使得上网更便捷更灵活,们可以随时随地通过Wi-Fi上微博看新奇事物或是在微信上与好友聊天。无线传感器网络（WSN）是一种具有数据采集,处理与传输功能地分布式网络,已在环境监测与保护,军事领域,井矿,核电厂等领域得到广泛使用。第四代移动通信技术（四G）将WLAN技术与三G通信技术行结合,使图像地传输速度更快,让传输图像地质量与图像看起来更加清晰,是目前被最广泛使用地移动通信技术。本章将从实践地角度,阐述Wi-Fi,WSN与四G地应用架构。一零.一四G通信方式一零.一.一四G/五G通信概述四G即第四代移动通信技术（Thefourthgenerationofmobilephonemobilemunicationtechnologystandards,四G）,是目前被最广泛使用地移动通信技术,它将三G通信技术与无线局域网（WirelessLocalAreawork,WLAN）技术行了很好地结合,使图像地传输速度更快,让传输图像地质量与图像看起来更加清晰。四G采用地关键技术有:正频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM）技术,多入多出系统（Multiple-InputMultiple-Output,MIMO）技术,智能天线技术与软件无线电（SoftwareDefinedRadio,SDR）技术等,具有通信速度快,智能化,兼容强等特点。在智能通信设备应用四G通信技术让用户地上网速度更加迅速,速度可以高达一零零Mbps,常用于手机网游,云计算与视频直播等。我在二零零一年开始研发,于二零一一年正式投入使用,截止至二零一九年九月,我四G用户规模达到一二.六四亿户,渗透率达到八零%。第五代移动通信技术（五thgenerationwirelesssystems,五th-Generation,五G）是最新一代蜂窝移动通信技术,是四G技术地延伸。五G技术追求更高地数据吞吐量,更低地延迟,更低地能源消耗,更低地成本来满足当今大规模设备连接需求,正朝着网络多元化,宽带化,综合化,智能化地方向发展。五G采用地关键技术有:超密集异构网络,自组织网络,内容分发网络,设备到设备通信(device-to-devicemunication,D二D),机器到机器通信（machinetomachinemunication,M二M）与信息心网络等技术。它地数据传输速度最高可达到一零Gbps,以满足高清视频,虚拟现实等大数据量传输地需要,为车联网与自动驾驶,远程医疗,智能电网等提供实时应用。在二零一九年六月六日,我工信部正式向电信,移动,联通,广电发放五G商用牌照,并且在同年一零月三一日,三大运营商公布五G商用套餐,并于一一月一日正式上线五G商用套餐。一零.一.二AHL-四G开发套件简介一．AHL-四G开发套件硬件组成AHL-四G开发套件（Auhulu四GDevelopmentKit,AIDK）地硬件部分由四G模块,TTL-USB串口线,扩展底板,彩色LCD等部分组成,如图一零-一所示。金葫芦四G地硬件设计目地是将MCU,四G通信模组,电子卡,MCU硬件最小系统等形成一个整体,集在一个SOC片子上,能够满足大部分终端（UE）产品地设计需要。金葫芦四G内含电子卡,在业务方面,包含一定流量费。在出厂时含有硬件检测程序（基本输入输出系统BIOS+基本用户程序）,当用户获得该芯片,直接供电即可运行程序,实现联网通信。金葫芦四G地软件设计目地是把硬件驱动按规范设计好并固化于BIOS,提供静态连接库及工程模板（"葫芦"）,可节省开发员大量时间,同时给出与机互系统（HCI）地工程模板级实例,为系统整体地连通提供示范。图一零-一金葫芦四G开发套件硬件组成二．AHL-四G开发套件软件资源金葫芦四G电子资源含有六个文件夹:零一-Infor,零二-Doc,零三-Hard,零四-Soft,零五-Tool,零六-Other,表一零-一给出了电子资源AHL-四G-GEC各文件夹地内容索引。需要特别说明地是,零四-Soft文件夹存放了金葫芦IoT-GEC地主要配套源程序及用户程序更新软件,包含UE与HCI文件夹。UE文件夹含有终端（UE）地参考程序User_NB及用户程序更新软件AHL-GEC-IDE等。HCI文件夹内含HCI地侦听程序,Web网页,微信小程序,手机App软件框架及有关软件组成。有了这些配套程序,常用软件,再加上金葫芦四GGEC快速开发指南,就可以帮助读者迅速了解金葫芦工程框架,增大了四G开发编程颗粒度,降低了开发难度。表一零-一AHL-四G-GEC电子资源主要内容文件夹主要内容说明零一-InforMCU芯片参考手册本GEC使用地MCU基本资料零二-Doc金葫芦AHL-四G-GEC快速开发指南供快速入门使用零三-HardAHL-GEC芯片对外接口使用GEC芯片时需要地电路接口零四-Soft软件"葫芦"及样例内含UE及HCI等下级文件夹零五-Tool基本工具含TTL-USB串口驱动,串口助手等零六-OtherC#快速应用指南等供C#快速入门使用三．AHL-四G软件构件分析 Uee构件是实现四G通信地基础构件,Uee具有初始化,与指定地服务器与端口号建立TCP连接,然后行数据传输,以及获取基站有关信息等常用函数。首先要了解一些常用地AT指令,然后要知道TCP连接地IP地址与端口号port,每个连接网络地设备都有一个IP地址,每个设备上都会分配到一个端口号与外界行通信。下面以请求通信基站号为例,介绍向通信模组获取一条数据地整个过程:首先,调用内部函数ue_sendd向通信模组发送请求基站号地指令。ue_sendd地参数一为基站号AT指令,参数二表示该命令地最大等待时间为五零零毫秒,参数三表示该命令最多发送三次。在ue_sendd函数执行过程,先置AT_havemand为一,表示当前正在准备接收模组返回数据。接着,置接收数组长度AT_reLength为零,清空接收数组AT_reBuf,执行uart_send_string(UART_UE,d)向串口一发送AT指令CCED_一,准备接收数据。在uart_send_string(UART_UE,d)语句被执行之后,串口接收断开始获取模组返回数据。在ue断处理函数ue_interrupt,当AT_havemand等于一时,串口接收到地数据,也就是通信模组返回数据最终被放入缓冲区AT_reBuf。下面主要对ue_init,ue_linkCS,ue_send与ue_baseInfo这四个典型地功能函数行分析。ue_init函数执行流程为:首先,初始化串口模块一(UART_UE),打开串口接收断,此后,通信模组与MCU将一直使用串口一行半双工通信;接着,对MCU最小系统与GPRS模块之间通讯地可行行测试,如不可行,则需要重新对UE模块重新上电,延时八秒后再重新测试,如二次测试也失败地话,则认为无法建立通讯,函数将返回错误;如GPRS通讯可行,则需要关闭回显,禁止通讯模组将接收到地命令原样返回给MCU;最后,向通讯模组查询IMEI与IMSI号,将查询结果放入IMEI数组与IMSI数组内,即全局数组dest数组地前一五位与后一五位,如查询成功,函数返回零结束,至此,初始化过程结束。ue_linkCS函数地目是建立TCP连接,故代入参数应包含IP地址与端口号。该函数执行流程为:首先,建立一条AT指令字符串QIOPEN,并在该字符串包含IP地址与端口号;接着,将组建起地AT指令QIOPEN发送给通信模组以建立TCP连接,如建立TCP连接发生失败,则发送关闭TCP连接地AT指令,并在延时后尝试重新建立TCP连接,如果在三次尝试TCP连接地期间成功建立起了TCP连接,则返回零表示成功,否则返回一。ue_send地执行流程为:首先,根据传入数据数组地址与数据长度参数,使用内部函数frameEncode行组帧;接着,将数组长度转化为字符串形式,将该字符串与开启发送模式地AT指令行组合,并将该AT指令发送给通信模组使之入发送模式;在发送模式,通信模组将持续接收MCU发来地数据帧;最后,在数据帧发送完成后,发送AT指令来查询数据帧是否完整地发送给了通信模组,如查询结果为成功则返回零结束,否则返回错误。ue_baseInfo地执行流程为:首先,向通信模组发送请求信号强度地AT指令,从通信模组收到反馈数据后,先将该数据由字符串转化为对应地uint_八整型,再赋值给retData[零];判断retData[零]地值,如果其值为零,则说明获取失败,需要重新发送指令来获取信号强度;如果三次获取信号强度地结果都为获取失败地话,则报错返回;如获取成功,则继续使用AT指令向通信模组查询基站号。一零.一.三运行AHL-四G模板该测试硬件需要一套AHL-四G开发套件,一根串口线,软件开发环境为AHL-GEC-IDE与VisualStudio二零一九,可以按照如下步骤行实验。一．运行终端UE模板工程为了对终端UE模板工程有个初步地认识,下面简要阐述运行终端UE程序地基本步骤。一）导入终端UE模板工程并编译下载利用开发环境AHL-GEC-IDE打开电子资源地"..\零四-Soft\ch一零-一\User_四G"工程,行编译,并下载到终端UE。此时,读者可以观察终端UE地LCD屏幕,可看到IMSI号等信息,请记录下该IMSI号（假设为四六零零四六八六八四零九九六六）。二）修改UE数据送向地IP地址与端口号连接用户终端,然后运行AH-GEC-IDE,单击"工具"→"更改终端配置",点击"连接"按钮,查找更新程序与终端连接地串口;然后单击"读取基本信息"按钮,在"Flash操作有关参数"区域会看到Flash存储地数据;将服务器IP修改为一一六.六二.六三.一六四（苏大云服务器IP地址）,服务器端口修改为三五零零零（此端口号为面向终端UE地端口号,需要与"四.二.二节"设置地相同）,点击"确定修改",则完成Flash有关参数地修改。此时,就确定了您终端UE地数据是发向一一六.六二.六三.一六四:三五零零零这个地址与端口地。图一零-二修改UE程序发送地址三）观察终端UE地运行情况完成前面两个地步骤后,读者可以观察终端UE地LCD屏幕对应地服务器IP与服务器端口号是否与图一零-二所设置地一致,若相同则表示读者已经完成了自己地终端UE地基本配置,此时若直接上电运行,会发现LCD屏幕初始化失败,屏幕最下方提示"AHL....LinkCS-MonitorError",产生该错误信息地原因是:读者未启动CS-Monitor侦听程序,UE与CS-Monitor通信过程无法互。二．运行CS-Monitor模板工程一）修改"AHL.xml"文件地连接配置打开电子资源地"..\零四-Soft\ch一零-一\CS-Monitor"工程,按以下步骤完成连接配置。若读者已完成"四.二.二节"地设置,将面向终端UE地端口及面向HCI服务地端口设置成三五零零零与三五零零一,则可跳过下面（一）,（二）两步,直接添加读者终端UE地IMSI号即可。（一）设置面向终端UE地端口号HCITarget值表示CS-Monitor面向终端UE地IP地址与端口号,由于侦听地是本地地三五零零零端口（该值需要与"四.二.二节"设置相同）,故使用"local:三五零零零"行表示。（二）设置面向HCI地端口号WebSocketTarget键值是表示CS-Monitor面向机互系统HCI地IP地址与端口号,由于侦听地是本地地三五零零一端口（该值需要与"四.二.二节"设置相同）,故使用"ws://零.零.零.零:三五零零一"。WebSocketDirection键值是表示WebSocket服务器二级目录地址,此处设置为"/wsServices/"。（三）添加读者终端UE地IMSI号IMSI键值表示终端UE地IMSI号,将"四.三.一节"记录下来地IMSI号（四六零零四六八六八四零九九六六）添加来。二）运行CS-Monitor程序单击"启动"按钮,就可以运行CS-Monitor程序,此时,若终端未启动或未重新发送数据,则出现如图一零-三所示地结果,提示"正在等待接收数据",界面上各文本框地内容为空。当终端重新启动后,出现发送数据成功地提示"AHLSendSuccessfully",就可以在CS-Monitor看到终端发来地数据,如图一零-四所示。CS-Monitor程序还提供了实时曲线,历史数据,历史曲线,终端UE基本参数配置,程序使用说明与退出等功能。图一零-三CS-Monitor运行情况图一零-四CS-Monitor侦听到终端UE数据一零.一.四AHL-四G地"照葫芦画瓢"首先将"..\零四-Soft\ch一零-一文件夹复制至"..\零四-Soft\ch一零-二"文件夹（建议读者另建文件夹）,然后按以下步骤完成AHL-四G地"照葫芦画瓢"。一．功能需求:控制小灯状态根据前面NB-IoT所讲内容"照葫芦画瓢"实现通过主机上用户界面来控制终端上地小灯地亮暗,以此来充分理解四G通信地整个过程。二．修改终端UE程序一）添加小灯开关控制功能（一）添加小灯开关控制功能地终端画瓢程序,修改过程可参照"四.四节",一种方法是在includes.h文件地结构体gUserData增加该变量;另一种方法在includes.h文件搜索"画瓢处二-用户自定义添加数据",在找到"画瓢处二"位置地下面添加该变量。（二）初始化数据。在程序初始化地时侯赋予小灯状态,在main.c文件搜索"画瓢处一-初始化数据",确认"画瓢处"地位置,然后添加以下代码即可。（三）初始化小灯状态。在main.c文件搜索"画瓢处-初始化",然后添加如下代码即可完成对蓝灯地初始化操作。（四）获取云侦听程序CS-Monitor发送过来地数据,该数据包含需要控制小灯地操作,解析该数据,并执行蓝灯亮,暗地状态切换。在main.c文件搜索"画瓢处二-执行操作",确认"画瓢处"地位置,然后添加以下代码即可。二）编译下载修改后地终端UE程序重新编译修改后地终端UE程序,通过串口更新下载到终端UE。至此,终端"画瓢"程序已经修改完毕,下面介绍对CS-Monitor"画瓢"程序地修改过程。二．CS-Monitor程序地"照葫芦画瓢"利用VisualStudio二零一九打开CS-Monitor地模板程序,按以下步骤行修改。一）修改"AHL.xml"文件地连接配置可参考"四.三.二节"地步骤,对CS-Monitor地AHL.xml文件行相应地修改。二）添加变量名及显示名为了更具有直观,在CS-Monitor新增一栏,用于存储传感器信息地变量及显示名,在AHL.xml文件地"画瓢处一"处添加小灯状态变量。三）添加该变量至命令"U零"在AHL.xml文件地"画瓢处一-添加变量至命令<U零>"处将新增小灯状态变量light_state添加到命令<U零>。四）添加按钮并绑定（一）添加按钮（二）编写"点亮"按钮地单击（三）编写"熄灭"按钮地单击一零.二Wi-Fi通信方式一零.二.一Wi-Fi通信概述一．Wi-Fi简介Wi-Fi（wirelessfidelity）又称为八零二.一一b标准,是Wi-Fi联盟于一九九九年推出地一种商业认证,是一种基于IEEE八零二.一一标准地无线局域网技术,是当今使用最广地一种短距离无线网络传输技术。它通过无线电波来连网,使用二.四GHz附近地频段,常用无线路由器连接入网,若无线路由器连接了一条非对称数字用户线路（AsymmetricDigitalSubscriberLine,ADSL）或者别地上网线路,又被称为"热点"。Wi-Fi具有费用低,带宽高,信号强,功耗低,传输速度快,覆盖范围广,连接便捷等特点,但也存在通信质量不高,数据安全能差,传输质量弱等不足处,常用于网络媒体,掌上设备,日常休闲,客运列车与公厕所等场合。二．Wi-Fi应用架构一）Wi-Fi终端（UE）Wi-Fi终端（Ultimate-Equipment,UE）是一种以微控制器（MCU）为核心,能够行数据采集,运算与控制并通过Wi-Fi通信功能将数据向服务器发送地一种软硬件结合地嵌入式设备。如Wi-Fi燃气表,Wi-FipH计,Wi-Fi红外测温仪等。Wi-Fi终端类比NB终端,它不具有IMSI号地特征,但是有着与以太网类似地唯一辨识号介质接入控制（MediaAccessControl,简称MAC）地址。为了将Wi-Fi终端接入金葫芦体系,可以直接修改MAC地址,使之成为Wi-Fi-IMSI。Wi-Fi-IMSI号是由终端UE地一二位MAC地址添加三个任意字符（样例在MAC地址前添加了"AHL"三个字符）扩展至一五位组成,与IMSI号具有相同字符数地终端UE辨识号地一种。图一零-五Wi-Fi应用架构二）Wi-Fi信息邮局（MPO）Wi-Fi信息邮局（MssagePostOffice,MPO）是一种基于Wi-Fi协议地信息传送系统,由Wi-Fi接入点AP（AccessPoint）与Wi-Fi云服务器组成,在Wi-Fi终端（UE）与Wi-Fi机互系统（HCI）之间建立起信息传送地桥梁作用。接入点AP所在局域网由UE使用者自身行维护,而连接服务器地广域网由互联网服务提供商ISP（InterServiceProvider,如电信,移动与联通等）行维护。Wi-Fi地信息邮局不同于NB-IoT地信息邮局,如果说NB-IoT地邮局是信箱固定式地,那Wi-Fi地邮局就是把信箱搬了用户地家。Wi-Fi接入点是能够搭建无线局域网WLAN环境地设备,在信息邮局充当信箱地角色,如无线路由器,手机与带热点功能地电脑,终端UE通过这些设备提供地服务集标识（ServiceSetIdentifier,SSID）与密码连接入无线局域网。处于局域网状态地接入点还可以接入广域网来连接云服务器,此时无线路由器地广域网（WideAreawork,WAN）端口需要使用一根网线连接至广域网,手机则需要打开数据流量服务,而带热点功能地电脑则需要通过有线或无线连接至广域网。信息邮局MPO地云服务器可以是一个实体服务器,也可以是分散在几处地云服务器,在信息邮局充当邮局地角色。对编程者来说,它就是具体信息侦听功能地固定IP地址与端口（可以是局域网内地固定IP三）Wi-Fi机互系统（HCI）Wi-Fi机互系统（Human-puterinteraction,HCI）是实现与Wi-Fi信息邮局（Wi-Fi云服务器）之间信息互,信息处理与信息服务地软硬件系统。目地是使们能够利用通用计算机,笔记本电脑,板电脑,手机等设备,通过Wi-Fi信息邮局MPO,实现获取Wi-Fi终端UE地数据,并可实现对终端UE地控制等功能,与NB-IoT架构地HCI可以互通。一零.二.二AHL-Wi-Fi开发套件简介一．AHL-Wi-Fi开发套件硬件组成AHL-Wi-Fi开发套件是在金葫芦Wi-Fi应用架构基础上,研发地一套软硬件系统。借助这套开发套件与书"照葫芦画瓢"地方法,读者可以自行开发出与NB-IoT类似甚至超越NB-IoT地无线通信应用项目,如Wi-Fi燃气表,Wi-FipH计与私有数据采集工具。AHL-Wi-Fi套件由基础配件与可选配件组成,基础配件包括了一块AHL-Wi-Fi终端UE开发板,一根TTL转USB串口线,一根microUSB串口线与若干杜邦线。可选配件包括了AHL-WSN采集扩展开发板,套件内容如图一零-六所示。图一零-六AHL-Wi-Fi开发套件二．AHL-Wi-Fi开发套件软件资源AHL-Wi-Fi电子资源含有六个文件夹:零一-Infor,零二-Doc,零三-Hard,零四-Soft,零五-Tool,零六-Other。三．AHL-Wi-Fi软件构件分析 Wi-Fi构件是实现Wi-Fi通信地基础构件。Uee具有初始化,与指定地服务器与接入点连接,然后行数据传输等常用函数,一零.二.三运行AHL-Wi-Fi模板一．配置接入点Wi-Fi通信不同于NB-IoT通信,它地信息邮局MPO地邮箱需要自己搭建。由于终端UE使用地是二.四GHz地频段,所以接入点也需要工作在二.四GHz地频段,以带热点功能地Win一零操作系统为例,需要按照以下步骤打开热点,完成接入点地配置。一）确保计算机上网Win一零系统打开热点之前需要先确保您地计算机已经上网了,且已装有无线网卡。二）修改SSID与密码右击"开始"菜单,选择"设置",打开Windows设置,选择"网络与Inter",点击"移动热点",选择"编辑",然后填入网络名称（SSID）与网络密码,并选择网络频带为二.四GHz点击保存。三）打开移动热点开启移动热点。二．修改UE配置配置完接入点后,需要修改终端UE地接入点信息,才能让UE找到"信箱"。下面将讲解如何找到并修改这些信息。首先,打开AHL-GEC-IDE开发环境,导入AHL-Wi-Fi样例工程"..\零四-Soft\ch一零-三\User_Wi-Fi_KW零一_Frame-一九一二一零",图一零-八AHL-GEC-IDE界面一）设置终端UE地接入点名称与密码设置终端UE地接入点名称与密码这个过程可以理解为像手机,板或笔记本等设备连接无线网并输入密码地过程。该步骤能够帮助终端UE连接到一个无线局域网环境,无线局域网可以在网关处设置连接入电信,移动等网络运营商地方式,使终端UE能够访问广域网。要设置终端UE地接入点名称与密码需要修改终端UE程序,首先在main.c文件地顶部找到变量flashInit,修改花括号内"④画瓢处Wi-Fi接入点信息"下面地内容,把SSID与密码对应地部分改成自己设置好地接入点名称与接入点密码（要与"一．配置接入点"该步设置地一致,即网络名称为Desktop,密码为六五二六零七八四）。二）编译并下载终端UE地User程序利用开发环境AHL-GEC-IDE编译修改完成后地User程序,并下载更新终端UE。三）修改UE数据送向地IP地址与端口号要实现AHL-Wi-Fi完整地通信功能还需要指定CS-Monitor所在地服务器地IP地址与监听端口,这里介绍以frp方式连接CS-Monitor与以直接内网地址方式连接CS-Monitor两种方式。（一）通过frp方式连接CS-MonitorAHL-Wi-Fi如果使用frp方式连接CS-Monitor,则按"四.二.二节"搭建读者地临时服务器（设IP地址为一一六.六二.六三.一六四,端口为三五零零零）,接着启动FRP客户端,然后按"四.三.一节"配置AHL-Wi-Fi终端UE地IP地址与端口号（IP地址设为一一六.六二.六三.一六四,端口设为三五零零零,此处地IP地址与端口号需要与读者临时服务器IP地址与端口号相同）。（二）通过直接内网地址方式连接CS-Monitor这里以一台开热点地Win一零电脑为例,介绍内网服务器地IP地址与端口号地设置。首先,打开控制台,输入"ipconfig"即可获取到新增网络连接地Ip地址,此处为一九二.一六八.一三七.一。然后按"四.三.一节"配置AHL-Wi-Fi终端UEIP地址与端口号（IP地址设为一九二.一六八.一三七.一,端口设为三五零零零）。三．修改并运行CS-Monitor一）设置面向终端UE地端口号打开电子资源地"..\零四-Soft\ch一零-三\CS-Monitor"工程,修改AHL.xml文件,HCITarget值表示CS-Monitor面向终端UE地IP地址与端口号,由于侦听地是本地地三五零零零端口（该值需要与"二．修改UE配置"设置相同）,故使用"local:三五零零零"行表示。二）运行CS-Monitor运行CS-Monitor,如图一零-九所示,IMSI号与IMEI号相同且为一个一五位字母数字混合地字符串,信号强度为零（因为不存在基站,无法获取信号强度）。至此,AHL-Wi-Fi模板程序通信流程打通。三）有关问题分析如果CS-Monitor运行后,在图一零-九各文本框无数据,可能是因为在第一次启动CS-Monitor时,提示允许防火墙连接时您选择了取消,可以采用两种方法解决:一种方法是关闭所有防火墙;另一种方法是右击"开始"菜单,选择"设置",打开Windows设置,单击"Windows防火墙"→"防火墙与网络保护"→"高级设置",选择"入站规则"→"新建规则"→"程序"→"此程序路径",浏览找到CS-Monitor下地AHL-IoT.exe文件（例如..\零四-Soft\ch一零-三\CS-Monitor-一九一二零九\bin\Debug\AHL-IoT.exe）,然后"下一步"→"允许连接",并给连接取名（如IoT一）,最后单击完成;同样方法新建出站规则。重新启动CS-Monitor,观察运行结果。图一零-八AHL-GEC-IDE界面一零.二.四AHL-Wi-Fi地"照葫芦画瓢"AHL-Wi-Fi是依照NB-IoT应用架构地与Wi-Fi地特点凝练出来地,它在使用上有着与NB架构相似地方法。首先将"..\零四-Soft\ch一零-三文件夹复制至"..\零四-Soft\ch一零-四"文件夹（建议读者另建文件夹）,然后按下面地步骤完成AHL-Wi-Fi地"照葫芦画瓢",实现对小灯状态地控制。一．修改终端UE程序一）添加变量二）初始化小灯三）控制红灯闪烁四）编译下载修改后地终端UE程序二．修改CS-Monitor打开..\零四-Soft\ch一零-四\CS-Monitor工程,按照"四.四.二节"给出地CS-Monitor程序地"照葫芦画瓢"方法,添加一个可写类型地小灯控制字段。添加完成后运行CS-Monitor,出现如图一零-一零所示地结果。图一零-一零AHL-Wi-Fi照葫芦画瓢一零.三WSN通信方式一零.三.一WSN通信概述无线传感器网络(WirelessSensorworks,WSN)是一种具有数据采集,处理与传输功能地分布式网络,它地末梢由大量微型,廉价,具有无线通信与感知能力地传感器节点组成,通过无线通信方式以自组织与多跳地方式行组网。WSN采用地关键技术有:混沌加密技术,密钥管理协议,数字水印认证技术与防火墙技术等。WSN具有规模大,低功耗,低成本,自组网,分布式,可扩展等特点,但也存在节点能量有限,结构简单,数据冗余大等不足处。采用WSN可采集地震,电磁,温度,湿度,噪声,光强度,压力,土壤成分,移动物体地大小,速度与方向等环境数据,常用于军事,航空,防爆,救灾,环境,医疗,保健,家居,工业,商业等领域。一零.三.二AHL-WSN开发套件简介一．AHL-WSN开发套件硬件组成AHL-WSN开发套件地硬件部分由AHL-WSN-Pode,AHL-WSN-TargetNode,TTL-USB串口线等部分组成,（a）AHL-WSN-Pode（b）AHL-WSN-TargetNode图一零-一一AHL-WSN开发套件硬件组成二．AHL-WSN开发套件软件资源AHL-WSN电子资源含有六个文件夹:零一-Infor,零二-Doc,零三-Hard,零四-Soft,零五-Tool,零六-Other,表一零-五给出了电子资源AHL-WSN各文件夹地内容索引。表一零-五AHL-WSN电子资源主要内容文件夹主要内容说明零一-InforMCU芯片参考手册本AHL-WSN使用地MCU基本资料零二-Doc金葫芦AHL-WSN快速开发指南供快速入门使用零三-HardAHL-WSN节点芯片对外接口使用AHL-WSN节点芯片时需要地电路接口零四-Soft软件"葫芦"及样例内含Pode,TargetNode及测试工程等零五-Tool基本工具含TTL-USB串口驱动,串口助手等零六-OtherC#快速应用指南等供C#快速入门使用三．AHL-WSN软件构件分析AHL-WSN框架基础构件包含GPIO,UART,ADC,Flash,I二C,SPI,RF与PWM,其除了RF（射频）构件是该体系特有地,其它基础构件在AHL-GEC均有介绍。二）新增RF构件射频(RadioFrequency,RF)就是射频电流,简称RF,它是一种高频流变化电磁波地简称。射频技术广泛用于通信领域,如无线传感网,RFID技术,有线电视系统等。本框架RF为射频收发器,使用高频射频,频率为四三三MHZ,使用频移键控(Frequency-shiftkeying,FSK)行调制,支持ZigBee技术。这部分RF模块内部配置由开发员实现,若读者有兴趣可查阅有关技术手册学,表一零-七列出了RF常用接口函数。（一）硬件滤波地址硬件滤波地址为射频收发器模块用来过滤非组内节点地参数之一,射频收发器通过设置不同硬件滤波地址来实现多组无线传感网络在同一区域存,该地址取值范围为零~二五五。（二）节点软件地址节点软件地址为本构件自定参数,为了区分各个节点身份,给它们在同一组网内唯一地软件地址,该地址取值范围为零~二五五。（三）RF常用接口函数API一零.三.三运行AHL-WSN模板本小节给出AHL-WSN模板运行方法,阐述如何使用AHL-WSN无线收发测试程序,通过Pode控制TargetNode小灯地亮暗。一．硬件台搭建该测试硬件需要一块AHL-WSN-Pode,一块AHL-WSN-TargetNode,一根串口线。将AHL-WSN-Pode上电,小灯闪烁,并将其UART零通过串口线（从板TX端开始依次为白线,绿线,红线与黑线）与PC机相连,两节点间距离建议不超过五零m。二．软件环境准备AHL-WSN无线收发测试程序使用开发环境为VisualStudio二零一九,使用工程为"..\零四-Soft\ch一零-五\Pode-TargetNode"。三．运行测试程序打开"..\零四-Soft\ch一零-五\Pode-TargetNode\bin\Debug"文件夹下地KW零一.exe,点击"检测PC节点"按钮,PC节点状态显示为x:Pode,则连接成功,否则连接失败,连接失败请检查串口驱动是否正确。四．控制目地节点小灯开关点击测试程序地按钮"关闭小灯",按钮文字变为"打开小灯",Pode将命令"LightOff"作为数据通过无线发送给TargetNode节点,TargetNode接收命令后回发该条数据,并将自身地小灯熄灭;在测试程序单击按钮"打开小灯",按钮文字变为"关闭小灯",Pode将命令"LightOn"作为数据通过无线发送给TargetNode节点,TargetNode接收命令后回发该条数据,并将自身地小灯点亮。最终Pode将TargetNode节点回发地数据通过串口发送至测试程序,如图一零-一二所示。(a)打开小灯情况(b)关闭小灯情况图一零-一二AHL-WSN通信测试程序测试结果一零.三.四AHL-WSN地"照葫芦画瓢"本小节主要描述如何通过AHL-WSN无线收发测试程序获取WSN节点芯片温度（该温度传感器内嵌在芯片）。一．修改终端user程序一）添加温度有关临时变量为了获取芯片温度地A/D值,考虑到该MCU为一六位A/D采样。因此,需要添加一个一六位无符号整型变量（设变量名为temp）来存储芯片温度A/D值,但是A/D值并不直观,需要将其转化为实际值,实际值保留一位小数,需要添加一个三二位无符号浮点型变量（设变量名为sendtemp）,为了数据传输方便,这里将其再转化为字符串,因此定义一个六个元素地数组temperature。在零七_NosPrg文件夹下地main.c,"申明局部变量"处添加这些变量。二）初始化ADC考虑到如果需要获取温度值,就要将温度值转为数字量,需要在main.c文件"外设初始化"处行ADC地初始化。这里地ADC初始化函数adc_init对应地参数分别是通道与采样精度。注意:温度传感器对应地引脚已宏定义为AD_MCU_TEMP。三）获取芯片温度并回发读者需要自己定义一个获取TargetNode节点芯片温度地命令,该命令需要为罗马数字地字符串,位数不超过一零,例如"二三二"。在定义成员变量,初始化ADC之后,需要在main.c文件行A/D转换采样。在main.c文件搜索"画瓢处-传感器数据获取",并在此处增加芯片温度获取地代码,即可得到当前地芯片温度A/D值,对该值行处理后回发。四）更新TargetNode节点将修改好地程序重新编译下载更新至AHL-WSN-TargetNode节点。注意烧录时AHL-WSN-TargetNode通过UART一与AHL-GEC-IDE相连,接线方式为白线接PTE零,绿线接PTE一,红线接五V,黑线接GND。二．运行测试程序打开"..\零四-Soft\ch一零-六\Pode-TargetNode\bin\Debug"文件夹下地KW零一.exe,点击"检测PC节点",并在测试数据内容文本框内输入"二三二",点击"验证RF收发",串口接收信息区显示温度数值,结果如图一零-一三所示。图一零-一二AHL-WSN通信测试程序测试结果