基于單片機(jī)的多機(jī)無線短信通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　(3)應(yīng)用層

　　應(yīng)用層處于最高層，它為應(yīng)用進(jìn)程提供了接入點(diǎn)，直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。在此自定義為短信通信協(xié)議(Message Communication Protocol，MCP)。

　　3.1 定時(shí)器T2中斷模塊

　　中斷處理采用片內(nèi)CCPI中斷捕捉方式，對外部接口引腳CCP上輸入的脈沖信號(hào)上升沿或下降沿進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉檢測。借助于這個(gè)強(qiáng)大的邊沿捕捉功能，很容易對信號(hào)的高電平時(shí)間進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)對WTP解讀功能。中斷服務(wù)程序流程如圖7所示。

　　在解讀WTP過程中只要判斷出同步碼，就對這一碼字進(jìn)行初始化，把脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器清O;然后每捕捉到一個(gè)高電平，脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器就加1并保存記錄該脈沖。捕捉到一個(gè)高電平后，若高電平時(shí)間寬度為409.6～819.2μs，就認(rèn)為是窄脈沖;高電平時(shí)間寬度為819.2～1 228.8μs，就認(rèn)為是寬脈沖;若高電平時(shí)間寬度小于409.6μs或大于1 228.8μs，則認(rèn)為該脈沖為干擾信號(hào)，當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)間寬度大于819.2μs時(shí)也認(rèn)為是干擾信號(hào)。收到干擾信號(hào)后將脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器清0，并把正在接收的碼字丟棄處理。當(dāng)接收到25個(gè)脈沖后對前面16個(gè)脈沖進(jìn)行處理，若每個(gè)位碼不是由一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖組成的，就認(rèn)為接收正常。接收正常后，通過一個(gè)接收到數(shù)據(jù)的標(biāo)志位反饋到MCP(短信通信協(xié)議)上處理，通信協(xié)議會(huì)根據(jù)該標(biāo)志位到接收緩存中取剛剛接收到的數(shù)值。

　　一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)波形如圖8所示。根據(jù)無線傳輸協(xié)議定義，發(fā)送的一個(gè)完整的碼字由數(shù)據(jù)碼、校驗(yàn)碼、同步碼組成(圖中用虛線隔開這3個(gè)部分)。數(shù)據(jù)碼和校驗(yàn)碼都用寬度不同的脈沖來表示，2個(gè)窄脈沖表示“0”，2個(gè)寬脈沖表示“1”。每組字碼之間有同步碼隔開，同步碼用一個(gè)窄脈沖和一個(gè)比較寬的低電平表示。一個(gè)字碼由8位數(shù)據(jù)碼、4位校驗(yàn)碼和1個(gè)窄脈沖組成。若每個(gè)位碼用2個(gè)脈沖來代表，則一個(gè)碼字就是由25個(gè)脈沖組成。無線傳輸協(xié)議定義窄脈沖時(shí)間寬度為 739.2μs，寬脈沖時(shí)間寬度為1 156.8μs，而脈沖之間的低電平時(shí)間統(tǒng)一為331.2μs，同步碼的低電平時(shí)間寬度為5 ms。

　　圖8表示發(fā)送～個(gè)十六進(jìn)制數(shù)“57H”，ASCII碼的“57H”表示字符“W”。圖中前16個(gè)脈沖表示“57H”的數(shù)據(jù)碼，二進(jìn)制表示為 “B01010111”;中間8個(gè)脈沖表示校驗(yàn)碼，在該協(xié)議中校驗(yàn)碼固定定義為半個(gè)字節(jié)的“AH”，二進(jìn)制表示為“B1010”;同步碼則為一個(gè)時(shí)間寬度為739.2μS的窄脈沖和一個(gè)時(shí)間寬度為5 ms的低電平。

　　該協(xié)議中從以下幾個(gè)方面來提高抗干擾能力：

　?、倜總€(gè)碼字由25個(gè)脈沖組成;

　?、诿總€(gè)位碼用2個(gè)脈沖來表示;

　　③校驗(yàn)碼用“B1010”(“O”、“1”間隔)來排除干擾;

　　④若數(shù)據(jù)碼大于7FH，則作為無效數(shù)據(jù)處理。

　　3.2 發(fā)送短信模塊

　　這個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)MCP功能，編輯短信采用ASCII碼格式，短信內(nèi)容取值范圍為ASCII碼的20H～7AH，ASCII碼內(nèi)容可以參照ASCII碼表。 7CH～7FH作為特殊功能碼來處理。短信內(nèi)容格式要求為3個(gè)字符的“名字+內(nèi)容”。例如：要給名為LZX的通信器發(fā)短信，可寫成“LZX：……”。應(yīng)用層的短信通信協(xié)議要求發(fā)送機(jī)發(fā)送短信順序是：

　?、侔l(fā)送短信開始碼(即7FH);

　?、诎l(fā)送短信的頭3個(gè)字符(即接收者的名字);

　?、鄣却邮照叩亩绦砰_始應(yīng)答信號(hào)(即7DH);

　?、苁盏綉?yīng)答信號(hào)后開始發(fā)送短信內(nèi)容;

　?、荻绦艃?nèi)容發(fā)完后發(fā)短信結(jié)束碼(即7EH);

　　⑥等待接收者的短信結(jié)束應(yīng)答信號(hào)(即7CH)。

　　由于是無線發(fā)送與接收，有時(shí)會(huì)接收不到信號(hào)，所以當(dāng)沒有收到短信開始應(yīng)答信號(hào)時(shí)就從第一步再開始執(zhí)行。若執(zhí)行8次依舊沒有收到應(yīng)答信號(hào)，就得出“無此人發(fā)送失敗”的結(jié)果。若沒有收到短信結(jié)束應(yīng)答信號(hào)，就得出“發(fā)送中止失敗”的結(jié)果，否則就顯示“對方已收到”。

　　因?yàn)闊o線發(fā)射的特點(diǎn)，第一組字碼非常容易受零電平干擾，往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，所以剛開始發(fā)射的短信開始碼一般要發(fā)2～3次。如圖9所示，發(fā)送了5個(gè)碼字的數(shù)據(jù)：7FH，7FH，57H，44H，58H(分別為開始碼、開始碼、W、D、X，其中“WDX"’為萬能名)。然后，等待接收者的短信開始應(yīng)答信號(hào)再發(fā)短信內(nèi)容。

　　3.3 接收短信模塊

　　在這個(gè)模塊中實(shí)現(xiàn)對MCP解讀功能。根據(jù)MCP，在解讀中只要判斷出接收到短信開始碼，就將收短信的標(biāo)志位置1，并開始設(shè)置一個(gè)通信超時(shí)值，然后繼續(xù)接收下3個(gè)字符再與本身名字或萬能名比較。應(yīng)用層的短信通信協(xié)議要求接收機(jī)接收短信順序是：

　?、僖坏┙邮盏蕉绦砰_始碼就進(jìn)入接收短信;

　?、诮邮?個(gè)字符后與本身名或萬能名比較，若同名就反饋應(yīng)答信號(hào)，否則返回到①;

　?、劾^續(xù)接收短信內(nèi)容;

　　④接收到結(jié)束碼后反饋應(yīng)答信號(hào)，若沒收到結(jié)束碼且通信超時(shí)則返回到①。

　　在任何狀態(tài)收到短信的結(jié)束碼后，都會(huì)在液晶顯示屏的第一行顯示“receive a mess”，并以聲、光形式提示收到短信，由用戶手動(dòng)查閱新的短信。

　　3. 4編輯短信模塊

　　這個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)對短信的編輯，類似于手機(jī)編輯短信的模式;有單字刪除鍵、快速刪除鍵、全部清除鍵、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)鍵、輸入狀態(tài)大小寫字母或數(shù)字的切換鍵，短信尾部可顯示光標(biāo)。因?yàn)槭芤壕聊凰?，?guī)定一條短信內(nèi)容長度為70個(gè)字符，編輯時(shí)限制字?jǐn)?shù)為67個(gè)字符，發(fā)送時(shí)軟件上自動(dòng)在短信尾部添加本機(jī)名并發(fā)送。液晶屏幕第一行顯示正在編輯狀態(tài)、現(xiàn)在的時(shí)間和大小寫輸入狀態(tài)。在該模塊中，主要是要定位好顯示和編輯指針，然后對各個(gè)按鍵做處理。

　　結(jié) 語

　　本文闡述的設(shè)計(jì)方法集編碼和解碼技術(shù)、通信協(xié)議技術(shù)、抗干擾技術(shù)、編輯短信技術(shù)、液晶點(diǎn)陣顯示技術(shù)于一體。實(shí)現(xiàn)任意兩機(jī)之間可以互發(fā)70個(gè)ASCII碼字符的短信，可以像普通手機(jī)一樣編輯短信，機(jī)子可以由用戶命名以區(qū)別其他機(jī)子，實(shí)現(xiàn)一機(jī)對一機(jī)的通信，也可以用萬能名(“WDX”)實(shí)現(xiàn)一機(jī)對多機(jī)的通信?？梢源鎯?chǔ)一條發(fā)送出去的短信，也可以存儲(chǔ)一條剛接收到的短信和舊的短信。整個(gè)系統(tǒng)人機(jī)交互界面友好，類似于普通手機(jī)系統(tǒng)，有操作提示，易于操作。本設(shè)計(jì)中采用分層的協(xié)議可以很容易地把無線通信模塊用其他性能更好的無線模塊替換。