基于NRF24L01實現機器人編組通信的設計

丁瑞昕

【摘要】針對局域網內部的多點無線通信技術，進行了一個探索性設計，外部電路接線簡單，軟件系統的控制增強了系統的實用性。通過軟件編程完成了各種功能，無需修改硬件電路，方便測試，同時成本也不會很高。數據的無線收發利用NRF24L01射頻模塊來實現，此芯片為專用的2.4G無線通信模塊，性能比較好。數據將通信模塊所收到的數據以及各個分機的工作狀況，利用12864液晶屏進行顯示，可以直觀地看到各個數據的實時更新和各個機器人是否正常工作。同時，各個分機也帶有各自的顯示系統，可以準確地看到當前由那部機器擔當主機。設計經過驗證具有良好的使用性能，傳輸速率比較快，能將信息準確地傳輸。

【關鍵詞】無線通信系統 通信協議 液晶顯示

一、本設計的主要內容

無線通信有三種系統模型：模擬通信系統、數字通信系統、模擬信號的數字傳輸系統，其中模擬信號的數字傳輸系統在人們的生活中應用最廣，最典型的應用就是移動通信系統，是人們之間的溝通聯系快捷方便，本次的設計是數字信號的多點無線智能傳輸，即對該系統模型進行探索式設計，主要目的是通過對該類型的無線通信系統理論研究深刻的理解現代通信模式，培養自己學習、發現問題及解決問題的能力。

本次設計的主要內容：利用單片機實現多個機器人之間通信的通信協議模擬，同時利用NRF24L01實現協議的驗證。利用巡檢的方式去查找各個機器人的工作情況，同時讓其回傳自己所采集到的相關數據，最后由主機進行統一的處理并進行顯示，各個機器人要判斷主機由那部機器擔任，并進行顯示。如果說默認的主機出現故障，其他的分機應該做出判斷，并有秩序的組織一個主機繼續數據的匯總及顯示，同時間斷的對默認主機是否正常工作進行檢測，一旦默認主機開機正常工作，自己應盡快推到分機的位置，有默認的主機進行數據的收集與匯總。其中擔任主機的優先級要事先進行設定。

二、模塊結構及其外部電路

模塊結構及其外部電路如圖1所示：三、系統軟件實現流程圖

1.號機正常工作流程圖（圖2）

2.號機未能正常工作由二號機擔任主機流程圖（圖3）

1號機未能正常工作由二號機擔任主機流程圖（圖3）。

四、通信協議的設置

本系統實現的是多點通信，故通信協議有兩種方式：一種是主機采取巡檢的方式，向各個分機索要相關數據，另一種則是由各個分機有數據要傳給主機數據時，向主機發送一個發送數據的請求，等到主機響應之后，向主機發送數據，并在結束時發送數據結束標志。

第一種方案：在通信的時候可以保證數據傳輸的準確性，盡管有多個分機在通信，但主機可以保證在具體的某一時刻，只有一個機器在傳輸數據，這樣就可以避免其他主機發送的數據對其造成干擾，但是這樣采取巡檢的方式，在主機比較多的情況下，就會造成數據傳輸的短暫延時，適用于分機比較少的小系統。

第二種方案：在通信的時候可以保證數據傳輸的實時性，在通信過程中，某個分機的數據有更新時，可以馬上向主機發送更新數據的請求，這樣就可以實現數據的實時更新。但是這樣通信的弊端在于，有多個分機同時發送數據時，會造成通信干擾，從而干擾數據的準確性，適用于分機比較多的系統。

綜上所述，本系統采用第一種通信方案，即采取主機巡檢的方式。

五、結論

本次設計所進行的主要工作是多點無線智能通信系統的設計，實現一個主機多個分機順利通信的同時，保證在默認主機出現未知故障的時候，有遞補主機，來完成各個分機的數據收集和匯總的過程。本設計解決了實驗室狀態下多臺機器人工作時的數據交互性，實現了分機較多狀態下實時數據的更新和主機共享，便于及時排除工作狀態中的故障，影響聯機工作機器人的動作準確性和時效性

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