專利名稱：無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理工科專業(yè)一種十分重要的教學(xué)手段。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和教育理念的更新的背景下，通過使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更好地將理論和實(shí)踐相結(jié)合，并創(chuàng)造新的教學(xué)模式，以及有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，因此在高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中具有重要的作用。目前，由于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)容較新且涉及大量的協(xié)議和算法，在高校的相關(guān)課程教學(xué)中，普遍存在內(nèi)容枯燥抽象、實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴等問題，導(dǎo)致教學(xué)效果不明顯和學(xué)習(xí)效率不理想。為解決以上的問題，一種比較有效的途徑是采用網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，即利用0ΡΝΕΤ、 QualNet, NS2等軟件進(jìn)行模擬仿真。但運(yùn)用這類軟件時(shí)，要求學(xué)生掌握復(fù)雜的軟件環(huán)境和腳本編寫，并且這類網(wǎng)絡(luò)仿真軟件無法模擬復(fù)雜的真實(shí)環(huán)境，這些都限制了仿真軟件在相關(guān)無線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用，無法讓學(xué)生對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)有直觀地的理解和實(shí)際的操作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種架構(gòu)簡(jiǎn)單、能讓學(xué)生能直觀理解和操作的無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)， 包括PC機(jī)、匯聚節(jié)點(diǎn)和多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括單片機(jī)及通過SPI接口與單片機(jī)連接的無線射頻模塊，該多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過無線射頻模塊進(jìn)行無線通信，組成一個(gè)無線Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)；該P(yáng)C機(jī)與匯聚節(jié)點(diǎn)通過串口接口電路進(jìn)行通信，該匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集并處理來自無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，然后通過串口接口電路將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)并在PC機(jī)的顯示器上顯示，或者該P(yáng)C機(jī)對(duì)操作指令進(jìn)行解析，然后轉(zhuǎn)化為控制命令數(shù)據(jù)，通過串口接口電路發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，通過匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送到其他節(jié)點(diǎn)。該匯聚節(jié)點(diǎn)還包括單片機(jī)供電電路、無線射頻模塊供電電路、時(shí)鐘電路和串口接口電路；單片機(jī)供電電路為單片機(jī)提供電源，無線射頻模塊供電電路為無線射頻模塊提供電源，時(shí)鐘電路與單片機(jī)直接連接，串口接口電路與單片機(jī)連接。該多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)包括傳感器節(jié)點(diǎn)，該傳感器節(jié)點(diǎn)還包括單片機(jī)供電電路、無線射頻模塊供電電路、時(shí)鐘電路和傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口 ；其中，單片機(jī)供電電路為單片機(jī)提供電源，無線射頻模塊供電電路為無線射頻模塊提供電源，時(shí)鐘電路與單片機(jī)直接連接，傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口與單片機(jī)連接，外接的傳感器可通過該傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口與單片機(jī)進(jìn)行通
fn °該多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)包括遠(yuǎn)程控制節(jié)點(diǎn)，該遠(yuǎn)程控制節(jié)點(diǎn)還包括單片機(jī)供電電路、無線射頻模塊供電電路、時(shí)鐘電路和繼電器控制電路；其中，單片機(jī)供電電路為單片機(jī)提供電源，無線射頻模塊供電電路為無線射頻模塊提供電源，時(shí)鐘電路與單片機(jī)直接連接，繼電器控制電路與單片機(jī)連接，單片機(jī)通過控制該繼電器控制電路可控制外接設(shè)備的開關(guān)通斷。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)架構(gòu)簡(jiǎn)單， 提供可視化路由，可生動(dòng)、直觀地向?qū)W生展示網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)工作過程，從而達(dá)到提高無線網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)質(zhì)量的目的。

圖1是本實(shí)用新型無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示第一節(jié)點(diǎn)11的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1所示第二節(jié)點(diǎn)12的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖1所示第四節(jié)點(diǎn)14的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧模型。圖6是圖1所示無線射頻模塊22的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。圖7是本實(shí)用新型路由協(xié)議LOHR中路由發(fā)現(xiàn)方法流程圖。圖8是本實(shí)用新型路由協(xié)議LOHR中路由維護(hù)方法流程圖。圖9是圖1所示的PC機(jī)10的數(shù)據(jù)處理方法流程圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，其是本實(shí)用新型無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。該無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)包括PC機(jī)10、第一節(jié)點(diǎn)11、第二節(jié)點(diǎn)12、第三節(jié)點(diǎn)13、第四節(jié)點(diǎn)14至第N節(jié)點(diǎn)1N。該節(jié)點(diǎn)根據(jù)功能可分為匯聚節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程控制節(jié)點(diǎn)三種。在本實(shí)施例中，設(shè)置第一節(jié)點(diǎn)11為匯聚節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)12和第三節(jié)點(diǎn)13為傳感器節(jié)點(diǎn)，第四節(jié)點(diǎn)14 和第N節(jié)點(diǎn)IN為遠(yuǎn)程控制節(jié)點(diǎn)。請(qǐng)參閱圖2，其是圖1所示第一節(jié)點(diǎn)11的結(jié)構(gòu)示意圖。該第一節(jié)點(diǎn)11包括一單片機(jī)21、一無線射頻模塊22、單片機(jī)供電電路23、無線射頻模塊供電電路24、時(shí)鐘電路25 和串口接口電路沈。單片機(jī)供電電路23為單片機(jī)21提供電源，無線射頻模塊供電電路M 為無線射頻模塊22提供電源。無線射頻模塊22通過SPI接口與單片機(jī)21連接。時(shí)鐘電路25與單片機(jī)21直接連接。串口接口電路沈與單片機(jī)21連接，該P(yáng)C機(jī)10通過該串口接口電路沈與該第一節(jié)點(diǎn)11的單片機(jī)21進(jìn)行通信。請(qǐng)參閱圖3，其是圖1所示第二節(jié)點(diǎn)12的結(jié)構(gòu)示意圖。該第二節(jié)點(diǎn)12包括一單片機(jī)21、一無線射頻模塊22、單片機(jī)供電電路23、無線射頻模塊供電電路24、時(shí)鐘電路25和傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口 27。其中，單片機(jī)供電電路23為單片機(jī)21提供電源，無線射頻模塊供電電路M為無線射頻模塊22提供電源。無線射頻模塊22通過SPI接口與單片機(jī)21連接。時(shí)鐘電路25與單片機(jī)21直接連接。傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口 27與單片機(jī)21連接，外接的傳感器(圖未示)可通過該傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口 27與單片機(jī)21進(jìn)行通信。因此，該傳感器節(jié)點(diǎn)具有可擴(kuò)展性，可根據(jù)應(yīng)用需求，外接如溫度、濕度等各類傳感器。請(qǐng)參閱圖4，其是圖1所示第四節(jié)點(diǎn)14的結(jié)構(gòu)示意圖。該第四節(jié)點(diǎn)14包括一單片機(jī)21、一無線射頻模塊22、單片機(jī)供電電路^、無線射頻模塊供電電路24、時(shí)鐘電路25和繼電器控制電路28。其中，單片機(jī)供電電路23為單片機(jī)21提供電源，無線射頻模塊供電電路M為無線射頻模塊22提供電源。無線射頻模塊22通過SPI接口與單片機(jī)21連接。時(shí)鐘電路25與單片機(jī)21直接連接。繼電器控制電路觀與單片機(jī)21連接，單片機(jī)21通過控制該繼電器控制電路觀可控制外接設(shè)備(圖未示)的開關(guān)通斷。具體地，該單片機(jī)21采用型號(hào)為STC12C5A60S2的增強(qiáng)型STC單片機(jī)。該無線射頻模塊22的型號(hào)為nRF4L01。此外，亦可在同一節(jié)點(diǎn)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)匯聚、傳感器及遠(yuǎn)程控制多種功能中的一種或幾種功能。即該節(jié)點(diǎn)同時(shí)包括串口接口電路、傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口及繼電器控制電路等功能電路。該P(yáng)C機(jī)10、第一節(jié)點(diǎn)11、第二節(jié)點(diǎn)12、第三節(jié)點(diǎn)13、第四節(jié)點(diǎn)14至第N節(jié)點(diǎn)IN 組成一個(gè)無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)為平面式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，無中心控制節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均同時(shí)具有終端和路由器的雙重功能。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有動(dòng)態(tài)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)可以自由移動(dòng)、加入或者退出，然后根據(jù)各自的物理位置自發(fā)地組成平面網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)。請(qǐng)參閱圖5，其是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧模型。該無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議首先制定物理層31、數(shù)據(jù)鏈路層32、網(wǎng)絡(luò)層33、傳輸層34和應(yīng)用層35。其中，該物理層31由該無線射頻模塊22的收發(fā)芯片作為硬件支持來實(shí)現(xiàn)，并向上層提供服務(wù)。該物理層31將向上層提供比特流傳輸、低功耗狀態(tài)、信道選擇、發(fā)射功率選擇、物理載波偵聽、數(shù)據(jù)包鏈路質(zhì)量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)鏈路層32包括鏈路控制子層和MAC子層(媒體訪問控制子層)，其中，該鏈路控制子層由該無線射頻模塊的收發(fā)芯片的自動(dòng)數(shù)據(jù)包處理功能實(shí)現(xiàn)，因此只需定義MAC子層。該無線射頻模塊狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由定義MAC子層的協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。MCA協(xié)議的特征在于 采用基于隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的信道接入方式，利用帶避免沖突的載波偵聽多址接入機(jī)制(CSMA/CA) 實(shí)現(xiàn)無線信道的共享；其中，載波偵聽機(jī)制確定信道狀態(tài)，使用RTS/CTS握手機(jī)制進(jìn)行虛擬載波偵聽，并利用物理層進(jìn)行物理載波偵聽；信道忙時(shí)利用二進(jìn)制退避算法進(jìn)行后退延遲； 并利用休眠調(diào)度機(jī)制保證節(jié)點(diǎn)的能量的有效性。該MAC協(xié)議決定了無線信道的使用方式，請(qǐng)參閱圖6，其是該無線射頻模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。偵聽狀態(tài)是初始狀態(tài)，也是常駐狀態(tài)，任何節(jié)點(diǎn)只要不發(fā)送數(shù)據(jù)，就處于偵聽狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)在休眠調(diào)度機(jī)制的調(diào)度下，適時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)，或從休眠狀態(tài)喚醒回到偵聽狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到信道存在數(shù)據(jù)發(fā)送，則自動(dòng)進(jìn)行接收數(shù)據(jù)。成功接收到一幀后，則對(duì)幀進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)與地址判斷，若校驗(yàn)通過與地址匹配則存儲(chǔ)接收幀，并通知高層處理該幀，處理完成返回偵聽狀態(tài)。否則丟棄幀，并返回偵聽狀態(tài)。如節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備發(fā)送幀，接收首先進(jìn)行物理載波偵聽和虛擬載波偵聽共同檢測(cè)信道狀態(tài)，檢測(cè)持續(xù)一個(gè)幀間隔時(shí)間，信道持續(xù)空閑，節(jié)點(diǎn)立即進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。如信道出現(xiàn)忙，節(jié)點(diǎn)則進(jìn)入退避延時(shí)狀態(tài)，并利用退避機(jī)制進(jìn)行信道的競(jìng)爭(zhēng)，若節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)到信道則進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)發(fā)送完畢返回偵聽狀態(tài)。該網(wǎng)絡(luò)層33具有一低開銷的路由協(xié)議L0HR，該路由協(xié)議LOHR進(jìn)行分布式的路由建立和路由維護(hù)，以獲取任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的最優(yōu)路徑。請(qǐng)參閱圖7和圖8，其中，圖7是該路由協(xié)議LOHR中路由發(fā)現(xiàn)方法流程圖，圖8是該路由協(xié)議LOHR中路由維護(hù)方法流程圖。[0035]每個(gè)節(jié)點(diǎn)都設(shè)置有一個(gè)路由表，該路由表的內(nèi)容是從本節(jié)點(diǎn)出發(fā)到不同目的節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)傳播路徑上的下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)的地址。該路由表的建立、更新和刪除的維護(hù)過程是貫穿在數(shù)據(jù)分組的傳播過程之中的。其中，該路由發(fā)現(xiàn)方法的具體步驟如下步驟Sl 幀發(fā)送開始，然后進(jìn)入步驟S2 ；步驟S2 嘗試點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送，然后進(jìn)入步驟S3 ；步驟S3 查詢發(fā)送結(jié)果，然后進(jìn)入步驟S3 ；步驟S4 判斷是否收到應(yīng)答？若收到應(yīng)答，則直接進(jìn)入步驟SlO ；若未收到應(yīng)答， 則進(jìn)入步驟S5 ；步驟S5 查找路由表，然后進(jìn)入步驟S6 ；步驟S6 判斷查找結(jié)果是否為空或?yàn)猷従庸?jié)點(diǎn)？若查找結(jié)果為空或者為鄰居節(jié)點(diǎn)之一，則直接進(jìn)入步驟Sll ；若均為否，則進(jìn)入步驟S7 ；步驟S7 嘗試直接發(fā)送到下一跳節(jié)點(diǎn)，然后進(jìn)入步驟S8 ；步驟S8 查詢發(fā)送結(jié)果，然后進(jìn)入步驟S9 ；步驟S9 判斷是否收到應(yīng)答？若收到應(yīng)答，則進(jìn)入步驟SlO ；若未收到應(yīng)答，則進(jìn)入步驟Sll ；步驟SlO 添加或刷新鄰居路由，并進(jìn)入步驟S14。步驟Sll 刪除路由，然后進(jìn)入步驟S12 ；步驟S12 以泛洪方式發(fā)送，然后進(jìn)入步驟S13 ；步驟S13 延時(shí)保護(hù)時(shí)間，然后進(jìn)入步驟S14 ；步驟S14:幀發(fā)送結(jié)束。該路由維護(hù)方法的具體步驟如下步驟Dl 幀接收開始；其中，幀接收分為兩種模式步驟D2的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接收模式，和步驟D3的泛洪接收模式。對(duì)于選擇點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接收還是泛洪接收模式，是基于上述路由發(fā)現(xiàn)步驟中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送或是泛洪方式發(fā)送。即路由發(fā)現(xiàn)是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送模式，則幀接收亦采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接收模式；路由發(fā)現(xiàn)是采用泛洪發(fā)送模式，則幀接收亦采用泛洪接收模式。步驟D2 以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式接收幀數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟D4 ；步驟D3 以泛洪模式接收幀數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入步驟D5 ；步驟D4 判斷幀的目的地址是否為本機(jī)？若為是，則進(jìn)入步驟D16進(jìn)行幀處理；若為否，則進(jìn)入步驟D15丟棄幀；步驟D5 判斷幀的源地址是否為本機(jī)？若為是，則進(jìn)入步驟D15丟棄幀；若為否， 則進(jìn)入步驟D6 ；步驟D6 判斷是否接收到新幀？若為否，則進(jìn)入步驟D15丟棄幀；若為是，則進(jìn)入步驟D7 ；步驟D7 記錄新幀的序列號(hào)和源地址，然后進(jìn)入步驟D8 ；步驟D8 判斷幀的目的地址是否為本機(jī)？若為是，則進(jìn)入步驟D16進(jìn)行幀處理；若為否，則進(jìn)入步驟D9 ；步驟D9 幀轉(zhuǎn)發(fā)開始，然后進(jìn)入步驟DlO ；步驟DlO 判斷幀轉(zhuǎn)發(fā)的計(jì)數(shù)是否超過最大允許跳數(shù)？若為是，則進(jìn)入步驟D15丟棄幀；若為否，則進(jìn)入步驟Dll ；
6[0061]步驟Dll 獲取幀頭攜帶的路由信息，然后進(jìn)入步驟D12 ；步驟D12 更新本節(jié)點(diǎn)的路由表，然后進(jìn)入步驟D13 ；步驟D13 向幀頭添加本節(jié)點(diǎn)的地址信息，然后進(jìn)入步驟D14 ；步驟D14 巾貞發(fā)送，發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)，幀頭有目的節(jié)點(diǎn)的地址和ID，就發(fā)送該節(jié)點(diǎn)， 然后進(jìn)入步驟D17;步驟D15 丟棄幀，然后進(jìn)入步驟D17 ；步驟D16 幀處理，即，對(duì)幀進(jìn)行解封，送到往應(yīng)用層進(jìn)行節(jié)點(diǎn)任務(wù)功能的處理，然后進(jìn)入步驟D17;步驟D17:幀接收結(jié)束。路由維護(hù)在發(fā)送幀、轉(zhuǎn)發(fā)幀及接收幀的幾個(gè)階段都能進(jìn)行，即貫穿在數(shù)據(jù)傳播的整個(gè)過程。而路由發(fā)現(xiàn)只有在路由信息為空，或路由信息過時(shí)才發(fā)起。網(wǎng)絡(luò)以無線的傳輸控制為對(duì)象，該傳輸層34和應(yīng)用層35定義主要面向具體應(yīng)用。 其中，該傳輸層；34定義適合無線控制的報(bào)文格式。該傳輸層通過控制節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時(shí)間間隔進(jìn)行流量控制，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)并不分組、重組和傳輸層的差錯(cuò)控制，因確認(rèn)應(yīng)答幀可攜帶路由信息，因此確認(rèn)應(yīng)答機(jī)制下推至網(wǎng)絡(luò)層得以實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用層35由各節(jié)點(diǎn)的無線通信接口組成，對(duì)接收到的本地任務(wù)、組任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)任務(wù)進(jìn)行處理。請(qǐng)參閱圖9，其是圖1所示的PC機(jī)10的數(shù)據(jù)處理方法流程圖。作為匯聚節(jié)點(diǎn)的第一節(jié)點(diǎn)11負(fù)責(zé)收集并處理來自無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，然后通過串口接口電路沈?qū)?shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)10。該第一節(jié)點(diǎn)11接收的數(shù)據(jù)主要為兩種網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)和傳感信息數(shù)據(jù)，其具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。其中，該網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)為無線網(wǎng)絡(luò)本身的信息，如節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、傳播路徑等信息，而傳感信息?shù)據(jù)則是網(wǎng)絡(luò)承載的數(shù)據(jù)，如物理環(huán)境信息、被控設(shè)備狀態(tài)等。該P(yáng)C機(jī)10通過串口數(shù)據(jù)接收線程實(shí)時(shí)接收串口數(shù)據(jù)，并把接收的數(shù)據(jù)排入數(shù)據(jù)隊(duì)列中，通過數(shù)據(jù)解析處理線程從數(shù)據(jù)隊(duì)列中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理，包括對(duì)出隊(duì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行命令頭解析，并執(zhí)行委托處理，然后把數(shù)據(jù)在顯示器的用戶界面上呈現(xiàn)給用戶。其中， 串口數(shù)據(jù)接收線程與數(shù)據(jù)解析處理線程之間通過FIFO數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行同步通信，使數(shù)據(jù)接收過程與數(shù)據(jù)處理過程分離而保證數(shù)據(jù)不丟失。進(jìn)一步，用戶可對(duì)顯示器的用戶界面進(jìn)行控制操作，該P(yáng)C機(jī)對(duì)用戶操作進(jìn)行控制解析，然后轉(zhuǎn)化為控制命令數(shù)據(jù)，通過串口接口電路沈發(fā)送給第一節(jié)點(diǎn)11，通過第一節(jié)點(diǎn)11發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，即遠(yuǎn)程控制節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行控制。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)架構(gòu)簡(jiǎn)單， 硬件成本低，提供可視化路由，可生動(dòng)、直觀地向?qū)W生展示網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)工作過程，且可讓學(xué)生可以自行管理各自的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，把握對(duì)其的利用，從而達(dá)到提高無線網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)質(zhì)量的目的。本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本實(shí)用新型的各種改動(dòng)或變形不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變形。
權(quán)利要求1.一種無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，其特征在于包括PC機(jī)、匯聚節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程控制節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括單片機(jī)及通過SPI接口與單片機(jī)連接的無線射頻模塊， 該匯聚節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程控制節(jié)點(diǎn)之間通過無線射頻模塊進(jìn)行無線通信，組成一個(gè)無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)；該P(yáng)C機(jī)與匯聚節(jié)點(diǎn)通過串口接口電路進(jìn)行通信，該匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集并處理來自無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，然后通過串口接口電路將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)并在PC機(jī)的顯示器上顯示，或者該P(yáng)C機(jī)對(duì)操作指令進(jìn)行解析，然后轉(zhuǎn)化為控制命令數(shù)據(jù)，通過串口接口電路發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，通過匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送到其他節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，其特征在于該匯聚節(jié)點(diǎn)還包括單片機(jī)供電電路、無線射頻模塊供電電路、時(shí)鐘電路和串口接口電路；單片機(jī)供電電路為單片機(jī)提供電源，無線射頻模塊供電電路為無線射頻模塊提供電源，時(shí)鐘電路與單片機(jī)直接連接，串口接口電路與單片機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，其特征在于該傳感器節(jié)點(diǎn)還包括單片機(jī)供電電路、無線射頻模塊供電電路、時(shí)鐘電路和傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口 ；其中，單片機(jī)供電電路為單片機(jī)提供電源，無線射頻模塊供電電路為無線射頻模塊提供電源， 時(shí)鐘電路與單片機(jī)直接連接，傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口與單片機(jī)連接，外接的傳感器可通過該傳感器模塊標(biāo)準(zhǔn)接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，其特征在于該遠(yuǎn)程控制節(jié)點(diǎn)還包括單片機(jī)供電電路、無線射頻模塊供電電路、時(shí)鐘電路和繼電器控制電路；其中， 單片機(jī)供電電路為單片機(jī)提供電源，無線射頻模塊供電電路為無線射頻模塊提供電源，時(shí)鐘電路與單片機(jī)直接連接，繼電器控制電路與單片機(jī)連接，單片機(jī)通過控制該繼電器控制電路可控制外接設(shè)備的開關(guān)通斷。
專利摘要一種無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，包括PC機(jī)、匯聚節(jié)點(diǎn)和多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括單片機(jī)及通過SPI接口與單片機(jī)連接的無線射頻模塊，該多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過無線射頻模塊進(jìn)行無線通信，組成一個(gè)無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)；該P(yáng)C機(jī)與匯聚節(jié)點(diǎn)通過串口接口電路進(jìn)行通信，該匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集并處理來自無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，然后通過串口接口電路將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)并在PC機(jī)的顯示器上顯示，或者該P(yáng)C機(jī)對(duì)操作指令進(jìn)行解析，然后轉(zhuǎn)化為控制命令數(shù)據(jù)，通過串口接口電路發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，通過匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送到其他節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型的無線傳輸控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)架構(gòu)簡(jiǎn)單、能讓學(xué)生能直觀理解和操作。
文檔編號(hào)H04W84/18GK202230623SQ2011202374
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者冼志威, 吳志栩, 唐小煜, 李榕, 蘇潔瑩, 鐘燦宏 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)