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物聯(lián)網(wǎng)單片機應(yīng)用與開發(fā)工信部考證中心-廣東機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院目錄1認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)2認(rèn)識單片機3單片機應(yīng)用4傳感器應(yīng)用5通信驅(qū)動編程6綜合設(shè)計7樣卷解析與設(shè)計5通信驅(qū)動編程5.1RS-485和ModBus5.2LoRa5通信驅(qū)動編程5.1RS-485和ModBusRS-485和RS-232C都是UART的物理接口標(biāo)準(zhǔn),ModBus則是基于RS-485和RS-232C的應(yīng)用層協(xié)議。5.1.1RS-485通信和RS-232C相比,RS-485具有下列特點:①抗干擾性:RS-485采用平衡驅(qū)動器和差分接收器,抗噪聲干擾性好。RS-232C使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式,這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾。②傳輸距離:RS-485最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為1200米(9600波特時),實際上可達3000米。RS-232C傳輸距離有限,最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為30米,實際上也只能用在15米左右。5通信驅(qū)動編程5.1RS-485和ModBusRS-485和RS-232C都是UART的物理接口標(biāo)準(zhǔn),ModBus則是基于RS-485和RS-232C的應(yīng)用層協(xié)議。5.1.1RS-485通信和RS-232C相比,RS-485具有下列特點:③傳輸速率:RS-485的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。RS-232C的傳輸速率為20Kbps。④通信能力:RS-485總線上允許連接多達128個收發(fā)器,利用單一的RS-485可以方便地建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。RS-232C只允許一對一通信。5通信驅(qū)動編程5.1RS-485和ModBusRS-485和RS-232C都是UART的物理接口標(biāo)準(zhǔn),ModBus則是基于RS-485和RS-232C的應(yīng)用層協(xié)議。5.1.1RS-485通信和RS-232C相比,RS-485具有下列特點:⑤信號線:RS-485采用平衡差分方式工作,一般只需二根信號線。RS-232C常用單端方式工作,使用TxD、RxD和GND三根線。⑥電平值:RS-485的邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示,邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示。RS-232C采用負(fù)邏輯,即邏輯“1”用-(5~15)V表示,邏輯“0”用+(5~15)V表示。5通信驅(qū)動編程5.1RS-485和ModBusRS-485和RS-232C都是UART的物理接口標(biāo)準(zhǔn),ModBus則是基于RS-485和RS-232C的應(yīng)用層協(xié)議。5.1.2ModBus協(xié)議ModBus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用協(xié)議。通過此協(xié)議,控制器之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一個通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),有了它,不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進行集中監(jiān)控。ModBus協(xié)議包括RTU和ASCII兩種串行通信協(xié)議。實際上,ModBus協(xié)議就是對物理層發(fā)送的數(shù)據(jù)進行打包,幀格式中的各個部分用戶都可以自己定義。5通信驅(qū)動編程5.2LoRa2009年9月,一家法國公司Cycleo向人們展示了一種創(chuàng)新的半導(dǎo)體技術(shù)-LoRa(LongRange,遠距離),給無線數(shù)據(jù)傳輸帶來了前所未有的距離。基于這種顛覆性的專利技術(shù),LoRa以最低的成本實現(xiàn)了前所未有的低功率遠程無線通信,10mW射頻輸出功率可提供超過25km視距傳輸。2012年3月,Semtech公司收購了Cycleo,2013年推出第一代LoRa芯片SX1276/8,2018年推出第二代LoRa芯片SX1262/8,5通信驅(qū)動編程5.2LoRa5.2.1SX1278簡介SX1278是一個半雙工傳輸?shù)牡椭蓄l收發(fā)器,由射頻前端(包括低噪聲放大器LNA和功率放大器PA等)、上下變頻、LoRa和FSK/OOK調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)FIFO、寄存器和SPI接口等部分組成。SX1278收發(fā)數(shù)據(jù)前,需要通過SPI接口對寄存器進行配置。寄存器在任何模式下都可以讀,但僅在睡眠和待機模式下可寫。LoRa的初始化包括設(shè)置LoRA模式(必須在睡眠模式下設(shè)置)、設(shè)置射頻頻率和功率、設(shè)置擴頻因子、信號帶寬和糾錯編碼率等。除了必須設(shè)置LoRA模式和射頻功率外,其它設(shè)置都可以省略(使用默認(rèn)值)。5通信驅(qū)動編程5.2LoRa5.2.1SX1278簡介發(fā)送數(shù)據(jù)時,通過SPI接口將發(fā)送數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)FIFO,由調(diào)制器調(diào)制再上變頻,并由功率放大器放大后進行發(fā)送;接收數(shù)據(jù)時,接收數(shù)據(jù)由低噪聲放大器放大再下變頻,并由解調(diào)器解調(diào)后送人數(shù)據(jù)FIFO,再通過SPI接口讀取。5.2.2SX1278應(yīng)用對SX1278進行設(shè)置,實現(xiàn)節(jié)點A和節(jié)點B之間秒值的傳輸與顯示,IRC頻率為12MHz。5通信驅(qū)動編程5.3ZigBeeZigBee(紫蜂)是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)協(xié)議。ZigBee與BlueTooth(藍牙)類似,是一種短距離低功耗無線通信技術(shù),其特點是近距離(最大100m)、低速率(最大250kbps)、低功耗、低成本、短時延、高容量和自組織,主要用于傳感控制等應(yīng)用。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中包含3種設(shè)備類型:協(xié)調(diào)器(Coordinator)、路由器(Router)和終端設(shè)備(Enddevice)。初次建網(wǎng)時,由協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò),路由器和終端設(shè)備通過搜索的方式加入,任意設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)成功后,所有入網(wǎng)成功節(jié)點會記錄本次網(wǎng)絡(luò)情況,重啟后會自動重新加入,不再重新建網(wǎng)。如果需要修改網(wǎng)絡(luò)參數(shù)重新組網(wǎng),CHANNEL和PANID必須相同。5通信驅(qū)動編程5.3ZigBee建立網(wǎng)絡(luò)過程如下:①使用“AT+DEVCOO”指令將某節(jié)點設(shè)置為協(xié)調(diào)器。②使用“AT+DEVROU”或“AT+DEVEND”將其他節(jié)點設(shè)置為路由器或終端設(shè)備后,設(shè)備自動加入網(wǎng)絡(luò)。修改網(wǎng)絡(luò)參數(shù)并建立網(wǎng)絡(luò)的過程如下:①使用“AT+CHANNEL=XX”修改協(xié)調(diào)器或路由器的通信信道參數(shù)。②使用“AT+PANID=XXXX”修改協(xié)調(diào)器或路由器的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識參數(shù)。③使用“AT+SETRST”或斷電重啟設(shè)備。5通信驅(qū)動編程5.3ZigBee5.3.1ZigBee設(shè)置通
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