具體描述
內容簡介
《短距離無綫通信詳解:基於單片機控製》沒有涉及一些無綫的理論知識,而從最基本的無綫芯片的初始化到無綫數據簡單的收發,進而到雙嚮無綫數據的傳輸,講述瞭無綫綁定的方法和實現。重點講述瞭無綫可靠性傳輸的實現以及無綫模塊設計的要點。《短距離無綫通信詳解:基於單片機控製》注重實際操作和開發中的細節,為有單片機和C語言基礎的讀者打開瞭通嚮無綫世界的大門。從實際應用需求和開發過程中所遇到的問題齣發,介紹瞭無綫芯片CYWM6935的結構、功能,以及如何用單片機來控製無綫芯片,實現數據的無綫傳輸。
《短距離無綫通信詳解:基於單片機控製》可作為單片機愛好者學習無綫通信的自學用書,也可作為無綫應用工程技術人員的學習和參考用書。
內頁插圖
目錄
第1章 短距離無綫通信概論
1.1 短距離無綫通信的特點
1.2 短距離無綫通信的應用範圍
1.2.1 PC機無綫外設
1.2.2 胎壓監測係統
1.2.3 RFID係統
1.2.4 無綫工業應用
1.3 常用的短距離無綫通信技術介紹
1.3.1 27MHz頻段
1.3.2 315MHz、433MHz和868MHz(902~928MHz)等頻段
1.3.3 2.4GHz頻段
第2章 無綫開發環境的建立
2.1 學習無綫所需的硬件設備和工具
2.1.1 計算機和串口卡
2.1.2 下載器
2.1.3 實驗開發闆
2.2 學習無綫必需的軟件工具
2.2.1 編譯/開發軟件
2.2.2 下載器軟件
2.2.3 串口調試軟件
2.3 開發平颱的搭建
2.4 實驗闆的使用
2.4.1 實驗闆原理圖介紹
2.4.2 實驗闆PCB闆圖介紹
2.4.3 無綫模塊原理圖介紹
2.4.4 無綫模塊的PCB闆圖介紹
第3章 編譯/開發環境的建立
3.1 ICCAVR編譯器的安裝
3.2 ICCAVR菜單目錄的說明
3.2.1 File菜單
3.2.2 Exit菜單
3.2.3 Search菜單
3.2.4 View菜單
3.2.5 Project萊單
3.2.6 RCS菜單
3.2.7 Tolls菜單
3.2.8 Help菜單
3.2.9 快捷菜單
3.3 ICCAVR編譯器的使用介紹
3.3.1 IDE簡介
3.3.2 創建一個文件
3.3.3 創建一個工程文件並編譯
3.3.4 用應用嚮導生成一個文件
第4章 雙龍下載器軟件的安裝和使用方法
4.1 雙龍下載器的安裝
4.2 下載器的使用說明
第5章 ATMega8單片機實驗基礎
5.1 I/O接口
5.1.1 接口硬件簡介
5.1.2 寄存器介紹
5.1.3 位操作
5.1.4 I/O口實際操作實驗
5.2 異步串口
5.2.1 異步串口簡介
5.2.2 波特率的計算
5.2.3 異步串口的數據幀格式
5.2.4 寄存器介紹
5.2.5 串口初始化
5.2.6 異步串口的發送和接收程序
5.2.7 串口實際操作實驗
5.3 定時器
5.3.1 T0定時器
5.3.2 T1定時器
5.3.3 T2定時器
5.4 外部中斷
5.4.1 外部中斷簡介
5.4.2 外部中斷寄存器
5.4.3 外部中斷實驗
5.5 SPI接口
5.5.1 SPI簡介
5.5.2 控製與數據傳輸過程
5.5.3 數據傳輸模式
5.5.4 SPI的初始化
5.5.5 接收和發送函數
5.6 EEPROM讀/寫
5.6.1 EEPROM讀/寫訪問
5.6.2 EEPROM相關的寄存器
5.6.3 寫EEPROM時序操作
5.6.4 讀EEPROM操作
5.6.5 讀/寫EEPROM操作
5.6.6 EEPROM讀/寫實驗
5.7 硬件的綜閤實驗
第6章 無綫芯片CYWM6935介紹
6.1 芯片的架構
6.2 芯片主要特點
6.3 功能概述
6.4 寄存器介紹
6.5 無綫參考設計
6.6 芯片引腳圖
6.7 常見的時序圖錶
第7章 邁嚮無綫的第一步——簡單數據收發
7.1 無綫芯片的初始化
7.1.1 無綫芯片的SPI接口及復位
7.1.2 讀無綫芯片寄存器實例
7.1.3 芯片初始化
7.1.4 芯片初始化程序實例
7.2 發送和接收數據時序和流程
7.3 簡單的發送和接收程序
7.3.1 發送部分程序
7.3.2 接收部分程序
7.4 雙嚮無綫數據收發
7.5 點對點數據通信
7.5.1 多字節數據的發送和接收實例
7.5.2 數據打包發送
7.5.3 數據包的接收和解析
7.6 燈光控製實例
7.6.1 方案分析
7.6.2 硬件規劃
7.6.3 軟件規劃
第8章 無綫連接的必經過程——綁定
8.1 綁定概論
8.2 不同的綁定方法介紹
8.2.1 工廠綁定
8.2.2 按鍵綁定
8.2.3 主機上的軟件激發綁定
8.2.4 上電綁定
8.2.5 傳統KISSBind
8.2.6 即開即用的KISSBind
8.3 綁定實例講解
8.3.1 建立一個與綁定參數一緻的測試程序
8.3.2 主機綁定程序調試
8.3.3 節點的綁定程序的調試
……
第9章 無綫數據可靠性傳輸技術之數據糾錯
第10章 無綫數據可靠性傳輸技術之數據應答和數據重發
第11章 無綫數據可靠性傳輸技術之跳頻與載波監聽
第12章 無綫設備共存及其抗乾擾的方法
第13章 無綫係統最大距離的設計要點
參考文獻
精彩書摘
第1章 短距離無綫通信概論
1.1 短距離無綫通信的特點
衝破有綫束縛,享受無綫自由。這個人類近百年的夢想正在逐步變成現實,雖然離美好的無綫應用遠景還相差甚遠,但已有人感嘆:世界變小瞭,生活、工作方便多瞭。
短距離無綫通信技術的範圍很廣,在一般意義上,隻要通信收發雙方通過無綫電波傳輸信息,並且傳輸距離限製在較短的範圍內,通常是幾十米以內,就可以稱為短距離無綫通信。
它一般使用數字信號單片射頻收發芯片,加上微控製器和少量外圍器件構成專用或通用無綫通信模塊。一般射頻芯片采用FSK調製方式,工作於ISM頻段。通信模塊一般包含簡單透明的數據傳輸協議或使用簡單的加密協議,用戶無須對無綫通信原理和工作機製有較深的瞭解,隻要依據命令字進行操作,即可實現基本的數據無綫傳輸功能。因其功率小,開發簡單、快速而應用廣泛,但數據傳輸速率、流量都較小,較適閤搭建小型網絡,在工業、民用領域使用較廣。
短距離無綫通信技術的三個重要特徵和優勢是低成本、低功耗和對等通信。
首先,低成本是短距離無綫通信的客觀要求。因為各種通信終端的産銷量都很大,要提供終端間的直通能力,沒有足夠低的成本是很難推廣的。
前言/序言
有感於當年學習無綫時,在遇到問題和睏難時不知如何去解決,沒有相關的書籍和參考資料可供學習和藉鑒,那種無助和迷茫,那種在黑暗中摸索的睏難,於是萌發把自己這些年在實踐中領悟到的一些知識、技能與大傢一起分享,為那些有誌於無綫的執著者拋磚引玉的想法。
隨著技術的發展,無綫已經滲透到我們生活的各個方麵,從最開始人們接觸的傳呼機、無繩電話、手機到無綫網卡、藍牙耳機,以及現在熱門的超寬帶和ZigBee技術,可以說無綫無處不在,無綫給我們的生活帶來瞭無比的便利。
對於許多工程師來說,一談到無綫,就讓其感覺到高不可攀,也無從下手。本書以實際的應用為基礎,不涉及高深的無綫理論,以具體的實例來講解如何實現這些功能。以單片機為基礎,用c語言來介紹控製無綫芯片的方法和技能,以實現無綫數據的傳輸。隻要讀者有單片機基礎,瞭解C語言,那麼通過這本書的學習,就能很好地實現所需要的無綫功能。本書主要內容
本書以具體的功能實例為基礎,引導讀者如何分析實例,如何去實現這些功能。在開發調試中,如何一步一步地解決問題,一步一步地實現功能。把一個復雜的問題,如何劃分成一個個好解決的小問題,一個一個地解決,最後整個功能也就實現瞭。在這本書中,作者著力介紹一種解決問題的方法。
這是一本不同於其他介紹無綫係統的書,沿著書中介紹的軌跡,會發現每一步的實現都是如此的簡單,可當走過一段,再迴頭一看時,便會發現,經過這些並不是很難的過程後,我們已經實現瞭很復雜的功能。
在這裏,作者以cypress(www.cypress.com)公司的無綫USB芯片為載體,講解無綫數據傳輸中的一些方法、技術和技巧。掌握這些技能後,不管是哪種無綫芯片,都能自如地應用。唯一的差彆是,無綫芯片初始化的具體數值不一樣,寄存器的名稱不一樣。
《嵌入式係統原理與實踐:以STM32微控製器為例》 內容概要 本書是一本深入探討嵌入式係統原理、設計與實現的實踐性教材,以廣泛應用於工業控製、消費電子、物聯網等領域的STM32係列微控製器為核心,係統性地介紹瞭嵌入式係統的基本概念、硬件架構、軟件開發流程以及各種關鍵技術。本書旨在為讀者打下堅實的嵌入式係統理論基礎,並提供豐富的實際項目案例,引導讀者從零開始掌握嵌入式係統的開發能力,能夠獨立設計、實現並調試復雜的嵌入式應用。 第一部分:嵌入式係統基礎 第一章 嵌入式係統概覽 1.1 什麼是嵌入式係統? 定義與特點:資源受限、實時性要求、專用性、集成性、功耗優化等。 嵌入式係統在現代生活中的應用:智能傢居、汽車電子、醫療設備、工業自動化、通信設備、消費電子産品等。 嵌入式係統與通用計算機係統的區彆與聯係。 1.2 嵌入式係統的構成要素 硬件:微處理器/微控製器、存儲器(RAM, ROM/Flash)、外圍設備(I/O接口、定時器、ADC/DAC、通信接口等)、電源管理單元。 軟件:固件(Firmware)、操作係統(RTOS)或裸機程序、應用程序。 係統集成與調試。 1.3 嵌入式係統設計流程 需求分析、係統設計、硬件選型、軟件開發、集成測試、係統優化、産品發布。 嵌入式開發中的挑戰:資源限製、實時性、功耗、可靠性、安全性。 1.4 嵌入式係統發展趨勢 物聯網(IoT)、人工智能(AI)、邊緣計算、低功耗設計、安全性增強。 第二章 微控製器(MCU)入門 2.1 微控製器概述 微處理器(MPU)、微控製器(MCU)、數字信號處理器(DSP)、現場可編程門陣列(FPGA)的比較。 MCU的集成度與優勢。 MCU的核心指令集與工作原理。 2.2 MCU的內部結構與功能模塊 CPU核心(Cortex-M係列簡介)。 存儲器:Flash存儲器(程序存儲)、SRAM(數據存儲)、EEPROM。 時鍾與復位。 GPIO(通用輸入輸齣):配置、讀寫、中斷。 中斷係統:中斷源、中斷嚮量錶、中斷優先級、中斷服務程序。 定時器/計數器:模式(定時、計數、PWM)、應用。 ADC(模數轉換器):分辨率、采樣率、工作模式、應用。 DAC(數模轉換器):應用。 通信接口:UART/USART(串口通信)、SPI(串行外設接口)、I2C(集成電路總綫)、CAN(控製器局域網)、USB(通用串行總綫)、Ethernet(以太網)等。 DMA(直接存儲器訪問):提升數據傳輸效率。 電源管理與低功耗模式。 2.3 常用MCU係列簡介(以STM32為例) STM32係列架構(Cortex-M3, M4, M7等)。 STM32的傢族劃分(F0, F1, F3, F4, F7, H7等)及其特點。 STM32的開發環境介紹(Keil MDK, STM32CubeIDE, IAR EWARM)。 STM32CubeMX工具的應用:引腳配置、時鍾配置、外設初始化生成。 第三章 嵌入式軟件開發基礎 3.1 開發環境搭建 硬件平颱選擇:STM32開發闆。 軟件工具鏈:IDE(Integrated Development Environment)、編譯器、調試器。 驅動程序的安裝與配置。 3.2 C語言在嵌入式開發中的應用 C語言基礎迴顧與嵌入式開發特點:指針、內存管理、位操作、結構體。 嵌入式C語言編程規範與技巧。 3.3 裸機編程(Bare-metal Programming) 直接操作硬件寄存器。 實現簡單I/O控製、中斷響應。 裸機編程的優勢與局限性。 3.4 嵌入式操作係統(RTOS)入門 什麼是RTOS?實時性、任務調度、任務間通信、同步機製。 常見RTOS簡介(FreeRTOS, RT-Thread, uCOS等)。 RTOS基本概念:任務(Task)、優先級(Priority)、延時(Delay)、信號量(Semaphore)、互斥鎖(Mutex)、消息隊列(Message Queue)。 在STM32上移植和使用RTOS。 第二部分:STM32微控製器高級應用 第四章 GPIO接口編程詳解 4.1 GPIO的工作原理與寄存器配置 GPIO端口模式:輸入、輸齣、復用功能、模擬。 輸齣模式:推挽輸齣、開漏輸齣。 輸入模式:浮空、上拉、下拉。 高速模式與低功耗模式。 GPIO寄存器詳解:CRL/CRH, IDR, ODR, BSRR, BRR, AFR[0-1]。 4.2 GPIO中斷配置與應用 EXTI(外部中斷/事件控製器)模塊。 中斷觸發方式:上升沿、下降沿、雙邊沿。 中斷優先級分組與NVIC(嵌套嚮量中斷控製器)配置。 中斷服務程序的編寫與調試。 實例:按鍵中斷檢測、外部事件觸發。 第五章 定時器/計數器應用 5.1 通用定時器(TIMx)詳解 定時器基本結構:計數器(CNT)、預分頻器(PSC)、自動重載寄存器(ARR)。 定時器工作模式:嚮上計數、嚮下計數、中心對齊。 定時器中斷:溢齣中斷、捕獲/比較中斷。 應用:精確延時、周期性定時任務。 5.2 PWM(脈衝寬度調製)輸齣 PWM原理:周期、占空比。 TIMx作為PWM發生器:OCx(Output Compare)通道配置。 應用:LED亮度調節、電機速度控製、舵機控製。 5.3 輸入捕獲模式 測量外部信號的頻率和占空比。 應用:脈衝計數、頻率測量。 5.4 高級定時器(TIM1, TIM8) 死區生成、刹車功能等高級特性。 在電機控製中的應用。 第六章 ADC與DAC接口 6.1 ADC(模數轉換器)工作原理 采樣、量化、編碼過程。 ADC分辨率、轉換時間、采樣率。 STM32 ADC模塊特點:多通道、DMA支持、觸發模式(軟件觸發、硬件觸發)。 ADC工作模式:單次轉換、連續轉換、掃描模式。 ADC寄存器配置:CRx, SMPRx, HTRx, LTRx, SQRx, JSQRx, DR。 6.2 ADC應用實例 讀取模擬傳感器數據(如光敏電阻、電位器、溫度傳感器)。 ADC電壓采樣與校準。 ADC與定時器聯閤使用實現周期性采樣。 6.3 DAC(數模轉換器)應用 DAC原理:將數字信號轉換為模擬電壓。 STM32 DAC模塊:雙通道、輸齣緩衝器。 DAC應用:生成特定波形(正弦波、三角波)、模擬信號輸齣。 第七章 通信接口編程 7.1 UART/USART(異步串行通信) 通信協議:波特率、數據位、停止位、校驗位。 STM32 USART模塊:硬件流控、中斷、DMA。 UART通信編程:發送、接收、配置。 應用:與PC、其他MCU、GPS模塊通信。 7.2 SPI(串行外設接口) 主從通信模式、數據綫(MOSI, MISO)、時鍾綫(SCK)、片選綫(NSS)。 SPI模式(CPOL, CPHA)。 STM32 SPI模塊:DMA、中斷。 SPI通信編程:驅動SPI設備(如SD卡、OLED顯示屏、傳感器)。 7.3 I2C(集成電路總綫) 主從通信模式、SDA(數據綫)、SCL(時鍾綫)。 I2C地址、讀寫協議。 STM32 I2C模塊:主模式、從模式、DMA、中斷。 I2C通信編程:驅動I2C設備(如EEPROM、RTC、傳感器)。 7.4 其他通信接口簡介(CAN, USB, Ethernet) CAN總綫:在汽車電子、工業控製中的應用。 USB接口:設備模式、主機模式、OTG。 Ethernet接口:TCP/IP協議棧、嵌入式網絡通信。 第三部分:嵌入式係統設計與實踐 第八章 實時操作係統(RTOS)深入 8.1 任務管理 任務創建、刪除、掛起、恢復。 任務狀態:就緒、運行、阻塞、掛起。 任務優先級分配策略。 8.2 任務間通信與同步 信號量:二進製信號量、計數信號量。 互斥鎖:解決臨界區資源訪問衝突。 消息隊列:實現數據傳遞。 事件標誌組:實現復雜事件的同步。 隊列、棧(FIFO)。 8.3 內存管理 靜態內存分配、動態內存分配。 RTOS提供的內存管理機製。 8.4 中斷與RTOS的結閤 中斷處理與任務喚醒。 中斷嵌套與優先級。 8.5 典型RTOS應用實例(以FreeRTOS為例) 多任務並發執行:傳感器數據采集與顯示、網絡通信任務。 低功耗模式下的任務調度。 第九章 嵌入式係統調試與優化 9.1 調試工具與技術 JTAG/SWD接口調試。 IDE內置調試功能:斷點、單步執行、觀察變量、內存查看。 邏輯分析儀、示波器在硬件調試中的應用。 串口打印調試(printf重定嚮)。 9.2 常見嵌入式係統問題分析 程序死機、跑飛。 實時性不達標。 內存溢齣、棧溢齣。 通信錯誤。 9.3 係統性能優化 代碼優化:算法選擇、避免冗餘計算。 資源優化:內存占用、Flash占用。 功耗優化:低功耗模式、外設管理。 實時性優化:中斷處理、任務調度。 第十章 嵌入式項目實踐案例 10.1 智能傢居溫濕度監測與控製係統 硬件設計:STM32開發闆、溫濕度傳感器(DHT11/DHT22)、LCD顯示屏、繼電器模塊。 軟件設計:溫濕度數據采集、顯示、閾值判斷、繼電器控製。 可選:增加無綫通信功能(如藍牙、Wi-Fi)。 10.2 基於STM32的電機調速係統 硬件設計:STM32開發闆、直流電機、驅動模塊(L298N/L9110S)、編碼器(可選)。 軟件設計:PWM生成、按鍵/ADC控製占空比、速度反饋(可選)。 10.3 嵌入式數據采集與存儲係統 硬件設計:STM32開發闆、ADC接口傳感器、SD卡模塊。 軟件設計:周期性采集傳感器數據、格式化存儲到SD卡、數據讀取與分析。 可選:增加實時時鍾(RTC)同步時間戳。 10.4 簡易嵌入式網絡服務器 硬件設計:STM32開發闆(帶Ethernet接口)、網絡模塊。 軟件設計:TCP/IP協議棧移植、Web服務器開發、HTTP協議處理。 實現通過瀏覽器訪問STM32闆上的信息或控製功能。 附錄 A. STM32常用寄存器地址速查錶 B. 嵌入式係統常用開發工具安裝指南 C. 常用傳感器和模塊接口說明 D. 參考文獻 本書內容全麵,由淺入深,從基礎理論到高級實踐,通過大量的代碼示例和項目實踐,幫助讀者掌握嵌入式係統的開發精髓,為從事相關領域的工作或學習打下堅實基礎。