nRF24AP2單片ANT超低功耗無線網(wǎng)絡(luò)原理及高級應(yīng)用

內(nèi)容概要

譚暉編著的《nRF24AP2單片ANT超低功耗無線網(wǎng)絡(luò)原理及高級應(yīng)用》以
nRF24AP2系列單片超低功耗ANT無線網(wǎng)絡(luò)芯片為對象，詳細(xì)介紹了ANT無線網(wǎng)絡(luò)概念、原理及應(yīng)用。尤其是從應(yīng)用角度，對ANT無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了深入探討。此外還介紹了開發(fā)環(huán)境的建立，以及ANT無線傳感網(wǎng)教學(xué)開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
以應(yīng)用為背景，以實(shí)戰(zhàn)為目的，提供ANT各功能模塊C源代碼及詳細(xì)說明，可使讀者可在較短的時(shí)間內(nèi)理解并應(yīng)用ANT無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
《nRF24AP2單片ANT超低功耗無線網(wǎng)絡(luò)原理及高級應(yīng)用》從實(shí)踐出發(fā)，以應(yīng)用為目標(biāo)，可作為個(gè)人、學(xué)生、無線愛好者、工程師學(xué)習(xí)無線設(shè)計(jì)的入門及提高讀物，或作為高等院校的計(jì)算機(jī)、電子、自動(dòng)化、無線通信等專業(yè)相關(guān)課程的教材。

作者簡介

譚暉，在哈爾濱工業(yè)大學(xué)多年從事專用通信科研工作，曾獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)，國家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)，省科技進(jìn)步獎(jiǎng)等，在創(chuàng)新領(lǐng)域做了一定的工作，擁有國內(nèi)外多項(xiàng)專利，長期從事中短距離無線技術(shù)研究。

書籍目錄

第1章  ANT超低功耗無線網(wǎng)絡(luò)簡介
  1.1  低功耗無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用背景
  1.2  何為ANT網(wǎng)絡(luò)
  1.3  Zigbee與ANT無線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
    1.3.1  超低功耗特性
    1.3.2  低系統(tǒng)成本及開發(fā)成本
    1.3.3  靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
  1.4  ANT低功耗無線網(wǎng)絡(luò)的基本概念
    1.4.1  ANT無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)
    1.4.2  ANT無線網(wǎng)絡(luò)通道
    1.4.3  ANT無線網(wǎng)絡(luò)的基本工作方式
    1.4.4  搜索、配對
    1.4.5  跳頻工作
    1.4.6 ANT無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式
  1.5  2.4GHz無線鏈路的預(yù)測
    1.5.1  自由空間電波傳播基礎(chǔ)
    1.5.2  自由空間下2.4GHz頻段的無線鏈路預(yù)測
    1.5.3  在實(shí)際環(huán)境下2.4GHz頻段的無線鏈路預(yù)測
    1.5.4  增加2.4GHz無線通信距離的方法
    1.5.5  無線鏈路預(yù)測工具
第2章  2.4GHz單片ANT超低功耗無線網(wǎng)絡(luò)芯片nRF24AP2
  2.1  nRF24.AP2介紹
    2.1.1  nRF24.AP2特性
    2.1.2  nRF24.AP2應(yīng)用領(lǐng)域
  2.2  nRF24AP2概述
    2.2.1  nRF24.AP2功能
    2.2.2  nRF24.AP2的內(nèi)部框圖
    2.2.3  nRF24.AP2芯片引腳分配
    2.2.4  nRF24AP2引腳功能
  2.3  nRF24AP2的射頻收發(fā)器
    2.3.1  nRF24AP2射頻收發(fā)器功能
    2.3.2  nRF24AP2射頻收發(fā)器內(nèi)部框圖
  2.4  ANT協(xié)議概述
    2.4.1  ANT內(nèi)部框圖
    2.4.2  ANT功能說明
  2.5  nRF24AP2與微處理器的接口方式
    2.5.1  微處理器接口功能
    2.5.2  異步串行接口
    2.5.3  同步串行接口
  2.6  nRF24AP2片內(nèi)振蕩器
    2.6.1  振蕩器特性
    2.6.2  振蕩器內(nèi)部框圖
    2.6.3  振蕩器功能描述
  2.7  nRF24AP2工作條件
  2.8  nRF24AP2電氣特性
    2.8.1  nRF24AP2特定應(yīng)用下的電流消耗
    2.8.2  電流計(jì)算實(shí)例
  2.9  nRF24.AP2絕對最大額定值
  2.10  nRF24AP2封裝尺寸規(guī)格
  2.11  nRF24AP2應(yīng)用范例
    2.11.1   PCB設(shè)計(jì)指南
    2.11.2  同步(位)模式原理圖
    2.11.3  同步(字節(jié))模式原理圖
    2.11.4  異步模式原理圖
    2.11.5  材料清單(BOM)
  2.12  nRF24AP2無線網(wǎng)絡(luò)模塊
    2.12.1  產(chǎn)品特性
    2.12.2  適合各種無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋺?yīng)用
    2.12.3  工作條件
    2.12.4  引腳排列及說明
    2.12.5  微處理器接口
  2.13  nRF24AP2增強(qiáng)功率PA無線網(wǎng)絡(luò)模塊
第3章  帶USB接口的單片ANT無線網(wǎng)絡(luò)芯片nRF24AP2—USB
  3.1  nRF24AP2-USB介紹
    3.1.1  nRF24AP2—USB基本特性
    3.1.2  nRF24AP2—USB應(yīng)用領(lǐng)域
  3.2  nRF24AP2概述
    3.2.1  nRF24AP2—USB功能
    3.2.2  nRF24AP2—USB內(nèi)部框圖
    3.2.3  nRF24AP2—USB引腳分配
    3.2.4  nRF24AP2—USB引腳功能
  3.3  nRF24AP2—USB射頻收發(fā)器
    3.3.1  nRF24AP2—USB射頻收發(fā)器功能
    3.3.2  nRF24AP2—USB射頻收發(fā)器內(nèi)部框圖
  3.4  ANT協(xié)議概述
    3.4.1  ANT內(nèi)部框圖
    3.4.2  功能描述
  3.5  nRF24.AP2的主機(jī)接口
    3.5.1  主機(jī)接口功能
    3.5.2  主機(jī)接口內(nèi)部框圖
    3.5.3  主機(jī)接口功能描述
  3.6  nRF24AP2—USB的片內(nèi)振蕩器
  3.7  nRF24AP2—USB工作條件
  3.8  nRF24AP2—USB電氣規(guī)格
    3.8.1  nRF24AP2的USB接口
    3.8.2  nRF24AP2—USB的直流電氣特性
    3.8.3  nRF24AP2—USB的電流消耗
  3.9  nRF24AP2—USB的絕對最大額定值
  3.10  nRF24AP2—USB的封裝尺寸規(guī)格
  3.11  nRF24.AP2—USB應(yīng)用范例
    3.11.1  PCB設(shè)計(jì)指南
    3.11.2  nRF24.AP2—USB應(yīng)用原理圖
    3.11.3  PCB布局圖
    3.11.4  材料清單(BOM)
  3.12  nRF24AP2—USB無線網(wǎng)絡(luò)模塊
    3.12.1  產(chǎn)品特性
    3.12.2  各種無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋺?yīng)用
    3.12.3  基本電氣特性
    3.12.4  模塊頂視圖及主機(jī)接口
    3.12.5  典型應(yīng)用
  3.13  nRF24AP2—USB增強(qiáng)功率無線USB網(wǎng)絡(luò)模塊
    3.13.1  模塊頂視圖
    3.13.2  基本電氣特性
第4章  ANT芯片及模塊接口詳述
  4.1  ANT接口介紹
  4.2  ANT的異步串行接口  
    4.2.1  ANT的異步串行接口說明
    4.2.2  ANT的異步串行接口參數(shù)
    4.2.3  ANT的鏈路層協(xié)議
    4.2.4  ANT消息  
    4.2.5  異步串口控制信號(RTS)
    4.2.6  節(jié)電控制
  4.3  ANT的同步串行接口
    4.3.1  ANT同步串行接口說明
    4.3.2  ANT同步串行接口參數(shù)
    4.3.3  ANT鏈路層協(xié)議
    4.3.4  實(shí)現(xiàn)同步
    4.3.5  串口通信的工作機(jī)制
    4.3.6  字節(jié)同步的消息傳輸
    4.3.7  位同步的消息傳輸
    4.3.8  上電／掉電控制
    4.3.9  串行使能控制(ANT-主控MCU)
    4.3.10  采用Epson MCU作為主控MCU的典型應(yīng)用
第5章  ANT消息協(xié)議詳述和使用
  5.1  ANT協(xié)議介紹
  5.2  ANT產(chǎn)品系列
    5.2.1  ANT單芯片和芯片組
    5.2.2  ANT模組
    5.2.3  ANTUSB接口棒
    5.2.4  ANT開發(fā)工具包
    5.2.5  ANTPC接口軟件
  5.3  ANT網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />  5.4  ANT節(jié)點(diǎn)
  5.5  ANT通道
    5.5.1  ANT通道上的通信
    5.5.2  ANT的通道配置
    5.5.3  建立一個(gè)ANT通道
    5.5.4  ANT數(shù)據(jù)類型
    5.5.5  ANT獨(dú)立通道
    5.5.6  ANT共享通道
    5.5.7  ANT連續(xù)掃描模式
  5.6  ANT設(shè)備配對
    5.6.1  ANT設(shè)備配對實(shí)例
    5.6.2  ANT的包含／排除列表
    5.6.3  ANT鄰近搜索
  5.7  ANT接口
    5.7.1  ANT信息結(jié)構(gòu)
    5.7.2  微處理器串行接口
    5.7.3  PC串行接口
  5.8  ANT網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)范例
    5.8.1  用獨(dú)立通道實(shí)現(xiàn)
    5.8.2  用共享通道實(shí)現(xiàn)
  5.9  附錄A-ANT消息詳述
    5.9.1  ANT消息
    5.9.2  ANT消息結(jié)構(gòu)-備注
    5.9.3  ANT消息摘要
    5.9.4  ANT產(chǎn)品功能
    5.9.5  ANT消息詳細(xì)說明
第6章  深入了解ANT
  6.1  ANT設(shè)備配對
    6.1.1  通道ID  
    6.1.2  設(shè)備配對位
    6.1.3  包含／排除列表
    6.1.4  搜索列表
    6.1.5  鄰近搜索
    6.1.6  請求通道ID
    6.1.7  應(yīng)用實(shí)例
    6.1.8  小結(jié)
  6.2  鄰近搜索
    6.2.1  使能鄰近搜索
    6.2.2  設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
    6.2.3  小結(jié)
  6.3  ANT通道搜索和后臺(tái)掃描通道
    6.3.1  ANT通道搜索
    6.3.2  通道搜索示例
    6.3.3  主設(shè)備和從設(shè)備通道周期間的關(guān)系
    6.3.4  搜索模式
    6.3.5  功耗以及時(shí)間延遲
    6.3.6  后臺(tái)掃描通道
    6.3.7  小結(jié)
  6.4  突發(fā)傳輸
    6.4.1  突發(fā)傳輸說明
    6.4.2  數(shù)據(jù)吞吐率
    6.4.3  串行接口協(xié)議
    6.4.4  突發(fā)控制技術(shù)
    6.4.5  傳輸隊(duì)列
    6.4.6  事件消息
    6.4.7  小結(jié)
  6.5  ANT多通道應(yīng)用的設(shè)計(jì)考慮
    6.5.1  ANT通道概述
    6.5.2  設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
    6.5.3  關(guān)于多通道的常見誤解
    6.5.4  通用多通道的最佳實(shí)施方式
    6.5.5  小結(jié)
  6.6  ANT協(xié)議下的電源功耗狀態(tài)
    6.6.1  異步串行模式下的電源功耗狀態(tài)
    6.6.2  同步串行模式下的電源功耗狀態(tài)
    6.6.3  ANT功耗的預(yù)測和估算
    6.6.4  小結(jié)
  6.7  與ANT DLL的動(dòng)態(tài)連接
    6.7.1  動(dòng)態(tài)鏈接的基本知識
    6.7.2  與ANT DLL動(dòng)態(tài)鏈接實(shí)現(xiàn)
第7章  一個(gè)2.4GHz無線運(yùn)動(dòng)健康監(jiān)測傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例
  7.1  2.4GHz無線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用場景
  7.2  2.4GHz無線運(yùn)動(dòng)健康監(jiān)測傳感系統(tǒng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
  7.3  中心節(jié)點(diǎn)(接收機(jī))的設(shè)計(jì)
    7.3.1  設(shè)計(jì)的基本條件
    7.3.2  實(shí)現(xiàn)范圍
    7.3.3  設(shè)計(jì)層
    7.3.4  消息流程圖
  7.4  中心節(jié)點(diǎn)(接收機(jī))的實(shí)現(xiàn)
    7.4.1  軟件實(shí)現(xiàn)
    7.4.2  測試所需硬件配置
  7.5  更多的ANT應(yīng)用
第8章  無線傳感網(wǎng)教學(xué)開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
  8.1  平臺(tái)概述
  8.2  無線傳感網(wǎng)教學(xué)開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
  8.3  無線傳感網(wǎng)教學(xué)開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)組成
    8.3.1  無線溫度傳感節(jié)點(diǎn)
    8.3.2  無線傳感網(wǎng)中心節(jié)點(diǎn)組成
    8.3.3  無線傳感網(wǎng)中心節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)終端監(jiān)控軟件
    8.3.4  如何編譯、下載并運(yùn)行一個(gè)例程
第9章  nRF24AP2無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程實(shí)例
  9.1  nRF24AP2的上電復(fù)位操作
  9.2  nRF24AP2的基本參數(shù)設(shè)置函數(shù)
  9.3  中心節(jié)點(diǎn)nRF24AP2的初始化操作
  9.4  無線傳感節(jié)點(diǎn)nRF24.AP2的初始化操作
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　該成功／失敗通知對應(yīng)于整個(gè)突發(fā)傳輸過程，而不是每個(gè)數(shù)據(jù)包。與應(yīng)答方式不同，任何在傳輸過程丟失的包將自動(dòng)重發(fā)。如果五次重發(fā)后數(shù)據(jù)包沒有傳輸成功，ANT將中止突發(fā)傳輸，并給出一個(gè)傳輸失敗的消息通知主機(jī)MCU，由主機(jī)MCU來決定后續(xù)的處理，給應(yīng)用提供最大的靈活性?！　⊥话l(fā)傳輸沒有持續(xù)時(shí)間的限制。突發(fā)傳輸通道相比參與節(jié)點(diǎn)上的所有其他已開啟通道會(huì)得到優(yōu)先處理。因此如果系統(tǒng)中有其他通道，應(yīng)該注意采取合理的頻率安排。雖然ANT協(xié)議穩(wěn)定可靠，能夠處理突發(fā)傳輸或其他外部干擾所導(dǎo)致的停機(jī)，但是突發(fā)傳輸?shù)耐ǖ镭?fù)載過大將可能導(dǎo)致失去同步或丟失數(shù)據(jù)。例如：對于長時(shí)間的突發(fā)傳輸，由于互相數(shù)據(jù)包間的同步關(guān)閉，時(shí)鐘誤差可能導(dǎo)致正常通道周期漂移，從而可能失去同步。因此，突發(fā)傳輸完成后，通道不再保持同步，從機(jī)將進(jìn)入搜索，重新完成同步。　　1.4.4搜索、配對　　搜索及配對的功能是ANT無線網(wǎng)絡(luò)具有很有強(qiáng)實(shí)用價(jià)值的功能?！　∷阉鞴δ芸梢杂猛ㄅ渥址阉鳠o線網(wǎng)絡(luò)中特定范圍已知及未知的主節(jié)點(diǎn)，獲得該節(jié)點(diǎn)通道參數(shù)，并決定是否進(jìn)行通信。在一個(gè)具有高密度主機(jī)節(jié)點(diǎn)區(qū)域，或高密度獨(dú)立ANT網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域中，可能會(huì)在覆蓋區(qū)域內(nèi)找到多個(gè)主機(jī)，也可能會(huì)出現(xiàn)首先發(fā)現(xiàn)并連接到的主機(jī)節(jié)點(diǎn)并非所期望主機(jī)節(jié)點(diǎn)的情況。在這種情況下，采用ANT協(xié)議中的鄰近搜索功能可以標(biāo)明搜索到從最近到最遠(yuǎn)的10個(gè)節(jié)點(diǎn)。這一功能還可應(yīng)用于一些特殊的應(yīng)用場景，如定位。定位信息除了可以用來報(bào)告事件發(fā)生的地點(diǎn)外，還具有以下用途：目標(biāo)跟蹤，監(jiān)視目標(biāo)行動(dòng)路線或預(yù)測目標(biāo)的行動(dòng)方向及軌跡，協(xié)助路由等等?？捎糜诘V下人員定位及救援等應(yīng)用?！　　?/pre>








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