單片機的自組織網(wǎng)絡(luò )互同步節點(diǎn)設計

節點(diǎn)上電復位以后，程序的初始化部分對節點(diǎn)硬件進(jìn)行相應的初始化，主要是對模／數轉換(ADC)進(jìn)行設置，選擇對應的轉換通道并使能，設置發(fā)光二極管為關(guān)閃爍狀態(tài)。
需要注意的是，由于系統采用光敏電阻作為傳感器件，因此節點(diǎn)之間的相互感應不可避免地會(huì )受到外界光照的干擾，也就是說(shuō)即使在鄰近節點(diǎn)不閃爍時(shí)，閃爍能力(Power)的初值也不會(huì )為0。為此，本程序選擇外界的背景光作為基礎門(mén)限值(threshold)，這個(gè)值可以通過(guò)模／數轉換(ADC)多次采樣再做平均獲得。相關(guān)代碼實(shí)現如下：

代碼中對4次采樣值進(jìn)行了平均，考慮到干擾的問(wèn)題，對平均值再加80進(jìn)行調整。
隨后，程序進(jìn)入主循環(huán)，在主循環(huán)中主要完成三件工作。
首先是閃爍能力(Power)值的遞增。如前面算法描述，當它逐漸增加達到閃爍閾值(FLASH_POWER)時(shí)，二極管將開(kāi)始有節奏地閃爍。為了保證快速和精準，閃爍能力值的遞增并不是均勻的，而是分段區別進(jìn)行的。閃爍能力值比較小時(shí)，以較大的增量累積(如Power+=16)，隨
著(zhù)其逐漸接近閾值，增量減小，比如當Power>6000后，以1為遞增幅度進(jìn)行(如Power+=1)。
在計算了節點(diǎn)閃爍的能力后，程序進(jìn)入第二個(gè)階段，主要工作是修正閃爍能力值?？紤]到外界干擾，節點(diǎn)可能會(huì )受到突然的外界強光照射影響，當光照很強時(shí)，節點(diǎn)將無(wú)法正確感知鄰近節點(diǎn)的變化，為此還需要做相應異常處理。相關(guān)代碼如下：

該段程序中首先進(jìn)行采樣，獲得當前的光照(light)值，如果其大于預設的環(huán)境光照常量(ENV_LIGHT)，則認為外界光照太強，此時(shí)節點(diǎn)之間已經(jīng)無(wú)法進(jìn)行有效地相互感應，出現異常。這里將節點(diǎn)延時(shí)一段時(shí)間進(jìn)入休眠狀態(tài)，隔一段時(shí)間再做檢測?？紤]到選用的單片機，環(huán)境光照常量設為總量程的一半較為合適。如果外界光照對節點(diǎn)的光感應處在正常范圍，則再判斷當前的光照(light)是否大于前面計算的基礎門(mén)限值(threshold)。當其值大于此基礎值時(shí)，表明鄰近有節點(diǎn)在閃爍，且該節點(diǎn)晚于鄰近節點(diǎn)的閃爍，因此需要對閃爍能力進(jìn)行快速調整(如Power+=200)。這個(gè)增量遠遠大于常規的閃爍能力積累，執行效果就是將節點(diǎn)下一次開(kāi)始閃爍時(shí)刻大大提前了。
最后的工作就比較簡(jiǎn)單了，通過(guò)判斷閃爍能力是否大于閃爍閾值(FLASH_POWER)，當大于時(shí)設置發(fā)光二極管為開(kāi)閃爍，當小于時(shí)設置為關(guān)閃爍。
程序主體是一個(gè)死循環(huán)，根據需要還可添加電源管理、中斷處理等其他功能模塊。文中主要僅論述了兩個(gè)節點(diǎn)間的互同步實(shí)現，但文中所述算法可以不加修改就適用于節點(diǎn)數更多的網(wǎng)絡(luò )。這正體現了自組織網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)：其中功能有限的節點(diǎn)利用局部信息就可達到整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的高度協(xié)調一致。

結語(yǔ)
本文詳細闡述了一種利用單片機進(jìn)行自組織網(wǎng)絡(luò )互同步算法學(xué)習的方法，網(wǎng)絡(luò )同步的效果良好。設計的節點(diǎn)具有簡(jiǎn)單直觀(guān)、網(wǎng)絡(luò )規模擴展靈活的特點(diǎn)，是一個(gè)對自組織網(wǎng)絡(luò )的很好的實(shí)體模擬，對于掌握無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)或多智能體等需要進(jìn)行同步的自組織組網(wǎng)技術(shù)有一定的借鑒意義。