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无线串口星型网络组网方案

计算机网络的世界中,星型网络是一种常见的拓扑结构,其基础由中心节点和若干终端节点组成。这种结构因其简单明了、易于管理和维护,在家庭、小型办公网络中应用广泛。
星型网络的中心节点相当于大脑,负责管理和协调整个网络中的信息流。所有终端节点则像一个个神经元,通过有线或无线的方式连接到中心节点。终端节点之间不能直接进行通信,而是需要通过中心节点转发信息。这种架构使得星型网络具备较好的集中控制能力,一旦某个终端节点出现故障,不会影响整个网络的正常运行。
无线网络技术不断发展的今天,无线串口模块因其便捷性和高效性,逐渐成为构建星型网络的首选。这些模块一般由无线射频芯片和MCU(微控制单元)构成,甚至某些SOC(系统级芯片)已将这两部分集成到一起。无线串口模块使得用户无需深入了解复杂的无线通信知识,就能轻松实现无线产品的开发和使用。
以某公司自主研发的E64系列无线串口模块为例,它可以组成多达32个节点的星型网络。该模块支持空中唤醒、低功耗休眠、自动应答、防空中碰撞等特点,极大地提高了星型网络的灵活性和稳定性。
在组网时,可以将一个模块设置为具有广播地址的中心节点,其余模块设置为具有不同地址的终端节点。中心节点定期发送广播信号,与所有终端节点进行时间同步。终端节点收到信号后,立即回复数据,按照一定的延迟时间依次响应。这样,中心节点就能收到所有终端节点发出的数据,而终端节点之间则无法直接通信。
这种周期性时间同步的方法,实现了一个简易的数据轮询采集,有效地减少了网络干扰和负荷。此外,在同一区域中,可以存在多个网络分组(信道),使用更高逻辑层次的主机管理分组中心节点,从而实现树形网络。这种灵活性使得星型网络能够满足不同场景的需求,例如,可以根据终端节点的实际情况,为其设置不同的工作模式,如省电模式等。
总之,星型网络凭借其简单明了的拓扑结构、集中控制能力和灵活的组网方式,在现代网络中发挥着重要作用。随着无线通信技术的不断发展,星型网络将迎来更广阔的应用前景。

1.星型网络技术

无线串口星型网络组网方案

1.1 什么是星型网络

星型网络是有两种网络设备构成:中心节点和终端节点。中心节点是整个星型网络的枢纽,所有终端节点通过无线或者有线的形式连接到中心节点,与中心节点进行信息交互。终端节点之间不能直接进行信息交互,只能通过中心节点进行信息转发,从而达到终端节点之间相互通信的作用。

1.2 网络拓扑

2.无线串口星型网络组网方案

2.1 无线串口模块

无线串口模块是将串口数据通过无线信号来进行通信的模块。一般有无线射频芯片MCU构成(某些SOC芯片已将这两个部分集成到一起)。无线串口模块具体操作简单的特点,用户只需了解简单的串口通信,无需关心复杂无线通讯知识就可以轻松实现无线产品的开发和使用。

成都亿佰特电子科技有限公司所自主研发的产品E64系列无线串口模块,可以组成多达32个节点的星型网络。支持空中唤醒、低功耗休眠、自动应答、防空中碰撞等特点。大大提高了星型网络的灵活性和稳定性。

2.2 简易的无线串口模块星型组网组网机制

以成都亿佰特E64模块为参考,将一个模块设置为中心节点,令其地址为 FFFF,工作在广播模式,若干个模块设置为终端节点 E0、E1、E3……。其地址分别设置为 0、1、 2、3……(最多个以设置31个终端节点)。

中心节点每2s 发起一次广播,用于与所有终端节点进行时间同步,终端节点收到数据后的第一时间,将记录该时刻作为时间起点。终端节点E0 立即回复数据,终端节点E1 在 50ms 后回复数据,子节点 E2 在 100ms 后回复数据,……以此类推。

该方法用周期性时间同步的方法,实现了一个简易的数据轮询采集,在很大程度上减少了整个网络的干扰和负荷。终端点发出的数据,由于中心节点工作在广播地址,故而可以收到所有终端节点发处的数据,而其他终端节点工作在非广播地址,则不能收到。同样,中心节点发出的数据为广播数据,故而所有终端节点哪怕地址不同,也可以收到中心节点发出的数据信息。

扩展:使用同样方法,在同一区域中可以存在多个网络分组(信道),使用更高逻辑层次的主机管理分组中心节点,从而轻易实现一个树形网络。其中,还可以根据终端节点的实际情冴考虑其工作模式问题,比如需要省电的终端节点单独分组。

审核编辑:汤梓红

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