基于WIA-PA的HSE系統節點(diǎn)設計

MCU通過(guò)FIFO、FIFOP、SFD引腳查詢(xún)CC2420數據收發(fā)狀態(tài)，通過(guò)I／O引腳與其相連，起到查詢(xún)狀態(tài)的作用。CCA為空閑信道檢測引腳，VR EG_EN是CC2420的電壓調整器引腳。CC2420和MCU的數據、命令交換主要通過(guò)SPI串行接口完成，MSP430F1611單片機設置為主機模式，通過(guò)SPI接口訪(fǎng)問(wèn)CC2420內部寄存器和存儲器；作為從設備的CC2420接收來(lái)自MSP430F1611的時(shí)鐘信號和片選信號，并在其控制下執行輸入／輸出操作。
2．3 電源模塊
供電是電路設計的重要環(huán)節，節點(diǎn)采用穩壓5 V供電，通過(guò)一個(gè)SPX1117M3低壓差電壓調節芯片輸出3．3 V為元器件供電。SPX1117M3的輸出電壓誤差在±1％以?xún)?，同時(shí)芯片還提供電流限制和熱保護功能。

3 軟件設計
WIA-PA協(xié)議層次結構遵循ISO／OSI層次結構，WIA-PA網(wǎng)絡(luò )協(xié)議只涉及物理層、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層。物理層基于IEEE802．1 5．4，MAC層基于IEEE802．15．4并進(jìn)行了擴展。數據鏈路層為網(wǎng)絡(luò )層和MAC層提供接口，包括用于收發(fā)數據的數據鏈路層數據實(shí)體和配置維護數據鏈路層的數據鏈路管理實(shí)體。網(wǎng)絡(luò )層則主要為應用層提供接口，以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )層的管理配置控制功能。應用層是WIA-PA網(wǎng)絡(luò )的最高層，定義了與工業(yè)過(guò)程進(jìn)行交互的軟件對象，用戶(hù)可以直接調用服務(wù)對象實(shí)現通信。
WIA-PA網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)在入網(wǎng)前需設置傳感器標簽，每個(gè)節點(diǎn)設備唯一，取值范圍是1～255。如不初始化將從Flash中讀取初始設定值，主動(dòng)重啟后會(huì )將當前設定值寫(xiě)入Flash。每個(gè)節點(diǎn)的數據發(fā)送周期不得少于1 s，每次發(fā)送的信息量應少于25字節。一切準備就緒后打開(kāi)帶有無(wú)線(xiàn)模塊的節點(diǎn)，節點(diǎn)設備會(huì )自動(dòng)搜尋WIA-PA網(wǎng)絡(luò )超幀并加入網(wǎng)絡(luò )，設備加入網(wǎng)絡(luò )所需要的時(shí)間，一般是同時(shí)打開(kāi)的點(diǎn)數、環(huán)境信號情況而定，一般為1～5 min。
接入網(wǎng)絡(luò )后，節點(diǎn)就通過(guò)串口與網(wǎng)關(guān)交互信息，串口波特率為115 200 bps。串口報文帶有CRC，CRC算法為IBM算法，代碼如下：


WIA-PA網(wǎng)絡(luò )報文有一定的格式，網(wǎng)關(guān)的報文末尾必須帶有2字節的CRC校驗碼。網(wǎng)絡(luò )報文封裝以7E開(kāi)頭、7E結尾，若報文里含有7E和7D字節，規定都轉換為7D 5E和7D 5D。用戶(hù)通過(guò)串口傳給網(wǎng)關(guān)，進(jìn)而傳給節點(diǎn)透傳報文，報文內容的第一個(gè)字節要求必須是設備節點(diǎn)傳感器標簽，報文末尾是CRC校驗碼，以7E開(kāi)頭、7E結尾來(lái)封裝；封裝后通過(guò)串口傳遞給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)進(jìn)行CRC校驗，通過(guò)后再傳遞給目的節點(diǎn)。收到串口報文后，先將接收到的報文按照串口協(xié)議解碼，判斷CRC校驗是否正確；正確繼續處理，否則丟棄。對于需要回復ACK的報文回復ACK，然后對報文進(jìn)行解析；是本地的報文則進(jìn)行處理，否則經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊轉發(fā)。

結語(yǔ)
WIA-PA目前已經(jīng)正式成為IEC的工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準，本文實(shí)現了基于WIA-PA的工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)設備?；赪IA-PA的HSE無(wú)線(xiàn)工業(yè)設備不僅具有傳統設備的優(yōu)點(diǎn)，而且沒(méi)有現場(chǎng)布線(xiàn)的成本花費，安裝靈活，功耗低，數據通信安全性及可靠性較高，還具有良好的開(kāi)放性，勢必將成為工業(yè)應用的主流。