基于SI4432的高性能无线收发应用平台设计

　 (1)在开始发送数据之前先监听信道0.5 ms。如果在这段时间内信道是空闲的(通过读取寄存器26 H的接收信号强度(RSSI)值，则与设定的信道空闲阈值做比较来判断,发送节点将随机延时0或1个时隙(1时隙为1 ms)。如果信道仍然是空闲的就开始发送数据；若信道变得忙碌，则跳到第(3)步骤。
　 (2)如果在0.5 ms内信道为忙，则发送节点每隔0.5 ms采样一次RSSI值，直到RSSI值小于设定的门阈值或是采样次数达到10次。如果采样次数达到10次，则跳转到步骤(5)。
　 (3)若信道仍然为忙，则发送方将再等待一随机时间，等待时间的大小是由下式确定：
    RandomTime = n×time[1:0]
其中,n是0~15中的一个随机数，time[1:0]可以设定为固定的时间(0.25 ms、0.5 ms、1 ms、2 ms)，可以根据应用的需要选择不同的值。
　 (4)如果在这段时间内信道是空闲的，则发送数据；若忙碌则跳转到步骤(5)。
    (5)若尝试的次数超出限定值(MAX_TRY_NUMBER)，则跳转到步骤(6)。
　 (6)如果由于信道忙无法发出数据，则发送节点将返回信道忙错误。

    为了验证精简CSMA/CA发送机制的性能，在空旷场地进行了多节点(1个接收4个发送节点)数据收发测试，发送5 000次，MAX_TRY_NUMBER=4，实验结果如表1所示。

    由表1可以看出，当距离近、传输速率低时,两种情况丢包率为0；当距离远且传输速率高时，未使用CSMA/CA的丢包率随着距离和速率的增加而大幅增加，而使用CSMA/CA的丢包率则很小，其性能最大可提高28倍。因此，使用精简的CSMA/CA发送机制可以大大减少由于数据冲突而产生的丢包概率，从而提高了通信吞吐率。
5 低功耗处理
    STM32和SI4432是模块的耗电“大户”，但它们都提供了低功耗运行功能。STM32支持三种省电模式：睡眠、停机和待机，并带有自动唤醒功能。在本系统中STM32的常态为待机，在接收到任何中断时，将从待机状态切换到正常状态，在执行完任务后，立即从正常状态切换回待机状态。而SI4432中集成了一个基于内部32.768 kHz RC振荡器的定时唤醒器，可以从睡眠模式定期唤醒芯片,而且SI4432内部集成的功放(PA)的输出功率是可编程的，工作电流与发射功率成正比，可根据RSSI的值来动态调整输出功率的值，当RSSI的值大时可减小输出功率；反之，则可增大输出功率[2]。
    本文设计的无线收发模块可用于一对一、一对多以及网状网近距离无线通信环境中,系统工作稳定可靠，具有很好的通用性。因STM32自带ADC，SI4432自带温度传感器，稍作改动就可以应用到安防、自动抄表、传感器网络、无线遥控等一些短距离无线通信场合。该平台具有较高的应用价值，为无线数据传输提供了一个很好的解决方案。
参考文献
[1] STMICroeleCTRonics Inc. STM32F10xxx_reference_manual[R]. 2008.
[2] SILicon Laboratories Inc. Si4432 user′s manual[R]．2009．
[3] IEEE Std 802. part 15.4: wireless medium aCCess control (MAC) and physical layer(PHY) specifications for lowrate wirelesspersonal area networks(WPANs)[S]. IEEE,  2006.
[4] Silicon Laboratories Inc. EZMACPRO user′s guide[R].  2009.
[5] 郑朝霞，邹雪城，姜天杰,等. WSN中CSMA/CA协处理器的软硬协同设计[J]. 固体电子学研究与进展,
2009,29(1):132-137.

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本文关键字：无线  应用平台  嵌入式系统-技术，单片机-工控设备 - 嵌入式系统-技术