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<—0JCJ1brt3―X15/32bitsX点屛&xnbits.”一悔血T
图1基本帧结构
设计采用固定长度的报文，长度为21字节。
并由CC1100硬件实现用户数据的循环码校验
（CRC16、交织编码（INTERLEAVING、前向纠错（FEC、数据白化（WHITENING，并在白化数据发送前插入前导码（我们编程为4字节），同步码结构（我们编程为4字节）。
软件通过编程CC1100控制寄存器，实现功能配置。
表2CC1100调制码参数配置
项目
数据
容
前导码
同步码
白化数据（CC1100生成）
长度（字节）
\4
4
M
7链路层
7.1通信匹配地址
本系统采用点对点通信方式，只有通信地址匹配的报文才得到处理，通信地址不匹配的报文被丢弃，以确保系统的稳健可靠。
对于港口起重等需要双遥控器情况，通过功能码扩展主、从遥控器。
系统采用16位二进制匹配地址码，理论上支持65535套遥控系统。
7.2通信连接
通信状态维护采用连接方式，除了信道管理相关的数据包外，其他遥控命令数据包的发送前均应检查无线信道连接状态，只有在连接正常的情况下，才启动数据包发送。
数据包发送时间分析：
4+4+（21+2）*2=54字节，54*8/38.400=11.25ms。
再考虑通信的收发转换、频率校准、接收机的数据处理周期等开销，一问一答的开销约25mso考虑到系统容余等因素，通信周期可设计为30ms
7.2.1信道连接的建立
遥控器开机后处在接收状态，进行信道统计。
信道统计的方法为按信道表依次轮询，读取信道的RSSI值，统计出每个信道上的最大RSSI、最小RSSI，计算出每个信道的RSSI平均值。
每个信道
的统计时间为T3（信道统计时间）。
为确保该信道不被同类设备占用，T3必须大于心跳包发送周期
T2o从统计的信道中选取最好的信道进行连接。
信道选取过程为：
1,最大RSSI与平均RSSI差值不超过10dBm且平均RSSI小于-70dBm的信道作为可用信道；
统计出可用信道的平均RSSI值作为噪声参考值；
2，在可用信道中选取平均RSSI值最小的信道进行连接；
3，若没有可用信道，则选取所有信道中平均RSSI值最小的信道进行连接，所有信道的平均RSSI值作为噪声参考值。
信道选取完成后，固定在此信道，转换成发送模式，开始发送连接请求，等待T4（等待应答超
时），若收到应答数据包，建立连接，开始发送命令。
若超时没有收到数据包，则重新发送连接请求。
数据包发送采用CSMA/CA机制。
若等待信道clear时间超过T7（CCA等待超时），不使用CSMA/CA机制，强行发送。
最长发送周期T9=T7+T1+T4。
接收机开机后处于接收状态，按信道表进行周期性查询。
接收机信道查询时间T5>3个最长发送周期T9。
也就是，接收机轮询到遥控器所在的频率后，最多有3次接收连接请求的机会。
若接收到
地址码匹配的数据包，建立连接，发送连接应答数据包。
连接过程如图2。
若遥控器在一个信道上等待的时间T10（信道等待时间）超过1个接收机轮询周期T6，更换信
道，在新的信道上等待接收机。
各段时间表如表二。
表3各段时间表
1个数据包发送时间T1
11.25ms
心跳包周期T2
200ms
信道统计时间T3
210ms
等待应答超时T4
20ms
接收机信道查询时间T5
230ms
接收机轮询周期T6
230ms*总信道数
16=3680
CCA等待超时T7
40
接收机超时等待时间T8
530ms
最长发送周期T9
71.25ms
信道等待时间T10
3700ms
图2连接请求命令与应答
7.2.2信道连接的维护
考虑到无线信道的特点，要求遥控器、接收机分别设置连接状态寄存器及连接超时寄存器，并按如下状态转移模式进行连接维护。
连接成功后，遥控器开始发送命令数据包，若命令发出后经过等待应答超时T4没收到应答，则
重发命令。
重发命令模式与重发连接运行模式类似。
若一个命令数据包重复发送3次后仍没收到应
答包，则认为连接丢失，更换信道，在新的信道等待接收机。
接收机若超时没收到遥控器的命令数据包，则认为连接丢失，继续按信道表查询。
超时等待时间T8>4*最长发送周期T9。
信道维护流程
图如图4。
图3连接后的信道维护
7.2.3跳频
若遥控器在一个信道上的等待时间超过T10未收到应答，或者连接上后重发次数已满还未收到
应答，此时需要进行跳频。
跳频的过程为：
1，再次统计当前信道的RSSI，若RSSI满足可用信道条件，且平均RSSI小于RSSI参考
值，则继续停留在该信道发送连接报文，等待接收机
2，如果当前信道不满足可用信道条件，则依次跳到下一个信道进行统计。
直到找到一个
满足条件的信道。
3，若没有满足条件的信道，则使用所有信道中平均RSSI值最小的信道进行通信
7.3数据发送模式
数据的发送采用CSMA/C軌制和应答机制。
1，CSMA/CS机制
考虑到在系统附近围可能存在多个同类系统，并且与这些系统存在使用相同信道的可能，
有必要采用CSMA/CA（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidanee）机制来
防止冲突发生和解决冲突问题。
在802.11（主要应用于无线局域网）和802.15.4（主要应用于Zigbee）中，都采取了CSMA/CA
机制。
这种机制在一些点到点的无线通信中也比较常见。
其过程是：
（1）数据发送就绪时，先检查信道是否被占用。
（2）如果信道被占用，则等到介质空闲后，再随机退避一段时间，重复
（1）过程。
（3）发送数据。
（4）等待接收者应答。
如果等待应答超时，则重复
（1）过程。
如果成功接收到应答，则此次
发送过程成功结束。
下面这个图示用来说明两个遥控系统如何避让:
接收数据
发送应答/12.5
接收到发送转换+发送准备
载波监听
发送过程
接收过程
认为信道clear的条件有两个
1，相对差值。
当前采集的RSSI值比上一次采集的RSSI值小10dBm
2，绝对值。
当前采集的RSSI值小于-70dBm。
为了防止无限制等待，当等待CCA时间超过了CCA等待超时T7，将强制发送。
2，应答机制
遥控器端发送的任何消息都要求接收机立即应答。
如果超时未收到接收机的应答，则重发报
文。
重发次数为3次。
只有遥控器端发送使用CSMA/CA机制，接收机应答不使用CSMA/CA机制。
F图表示通信3种情况。
7.4通信包结构
设备链路层实现数据包封装与数据发送，我们定义CC11O0进行CRC16计算前的数据为链路层数
据，链路数据由应用层数据打包得到。
表4链路层帧结构
项目
数据
容
地址码
功能码
报文长度
叩令编号
应用层数据
XOF校验数据
长度（字节）
：
3
1
1
1
N=14
1
地址码：
用于遥控器与接收机配对，配对码错误，后续报文自动丢弃。
功能码：
用来描述数据包的功能用途。
报文长度：
是指“应用层数据”的长度，固定长度为14,小于255。
保留该字节是为了链路层
的媒介无关的特性。
命令编号：
为了防止遥控器重发命令时，接收机重复执行命令。
当遥控器收到正确回应命令编号加1,如果接收机收到命令编号与前一次的相同，则不执行该命令。
应用层数据：
等待输的应用层数据，直接表达应用层的要求。
XOR校验：
“地址码、功能码、报文长度、应用层数据”的所有字节的异或值，长度为1个字节。
链路层的数据包总长度为21字节。
8应用层帧格式
工业遥控系统支持报文类型参见下表。
表5报文类型表
序号
报文类型
应用层功能
报文长度
说明
1
A0
遥控器发起：
通信连接
固定长度为14
2
A1
接收机应答：
通信连接
固定长度为
14
3
A2
遥控器发起：
遥控命令
固定长度为
14
4
A3
接收机应答：
遥控命令
固定长度为
14
5
A4
遥控器发起：
心跳包
固定长度为
14
6
A5
接收机应答：
心跳包
固定长度为
14
7
A6
遥控器发起：
PWM电流调节
固定长度为14
8
A7
接收机应答：
PWM电流调节
固定长度为14
9
保留不用
10
保留不用
11
AA
保留不用
12
AB
保留不用
13
AC
遥控器请求：
对时命令
14
AD
接收机应答：
对时命令
15
AE
保留不用
16
AF
保留不用
表6请求通信连接：
A0
字节
报文容
数据格式
用途
序号
1
T_CH
遥控器的信道号
2
T_LINK_ST
遥控器连接状态字节，待补充，默认为0X00。
3
T_STATUS
遥控器状态字节，待补充，默认为0X00。
4
Year
时间
5
Month
6
Day
7
hour
8
Minute
9
Second
10
11
12
13
14
:
TVERSION
遥控器系统版本号。
默认为0X01。
表7应答通信连接：
A1
字节
报文容
数据格式
「用途
序号
1
RCH
接收机的信道号
2
RLQIAV
信道质量
接收机通讯时LQI平均值
3
RRSSIMS
信号强度
接收机通讯时RSSI
4
RRSSIMIN
接收机无通讯时RSSI最小值
5
PRRSSIMAX
接收机无通讯时RSSI最大值H
6
RRSSIAV
接收机无通讯时RSSI平均值
7
PRSTATUS
D7:
1ARM自检故障
接收机状态字节，待补充，默认为0X00。
n
D7:
0ARM自检正常
D6:
1DSP自检故障
D6:
0DSP自检正常
D5:
1电源自检故障
D5:
0电源自检正常
D4:
1急停自检故障
D4:
0电源自检正常
D3:
1
D3:
0
D2:
1
D2:
0
D1:
1
D1:
0
D0:
1
D0:
0
8
9
10
11
12
13
14
RVERSION
接收机系统版本号。
默认为0X01。
表8遥控命令A2
字节序号
报文容
数据格式
用途
1
ANALOGO
摇杆0数据，用于控制臂架旋转。
2
ANAL0G1
摇杆1数据，用于控制一节臂上下运动。
3
ANAL0G2
摇杆2数据，用于控制二节臂上下运动。
4
ANAL0G3
摇杆3数据，用于控制二节臂上下运动。
5
:
ANAL0G4
摇杆4数据，用于控制四节臂上下运动。
彳
6
ANAL0G5
摇杆5数据，用于控制五节臂上下运动。
7
ANAL0G6
备用模拟量。
8
ANAL0G7
排量数据
9
ANA_DIRO
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
摇杆7正向开关状态。
摇杆7反向开关状态。
摇杆6正向开关状态。
摇杆6反向开关状态。
摇杆5正向开关状态。
摇杆5反向开关状态。
摇杆4正向开关状态。
摇杆4反向开关状态。
摇杆方向信息字节0,用于控制臂架正反运动方向。
顺时针方向为正向；逆时针方向为反向。
向上为正向；向下为反向。
1，表示对应位开关闭合。
0，表示对应位开关打开。
10
ANA_DIR1
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
摇杆3正向开关状态。
摇杆3反向开关状态。
摇杆2正向开关状态。
摇杆2反向开关状态。
摇杆1正向开关状态。
摇杆1反向开关状态。
摇杆0正向开关状态。
摇杆0反向开关状态。
摇杆方向信息字节1,用于控制臂架正反运动方向。
11
SW_STATUSO
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
泵送启动开关泵送停止开关正泵开关。
反泵开关快速泵送开关慢速泵送开关发动机转速加发动机转速减
开关量当前状态字节0。
1，表示对应位开关闭合。
0，表示对应位开关打开。
12
SW_STATUS1
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
电笛开关
发动机熄火开关遥控器电池状态遥控器开关机
开关量当前状态字节1
D5=1,电池低电压，遥控器即将进入待机状态，命令接收机关闭所有输出；D5=0,
电池正常。
D4-1,遥控器已关机，接收机断开连接，关闭所有输出；D4=0,遥控器开机
13
SW_CHGO
D7
D6
D5
D4
D3
D2
0
摇杆5摇杆4摇杆3摇杆2摇杆1
变位状态字节1。
值为1时表示该开关量或模拟量有变化。
未定义数据位为备用数据，要求发送方强制设置为0。
D1
D0
摇杆0
排量
14
SW_CHG1
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
泵送开关正/反泵开关快/慢速泵送开关发动机转速加/减电笛开关发动机熄火开关遥控器电池状态急停
开关量变位状态字节0。
值为1时表示该开关量有变化。
表9应答遥控命令A3
字节
「报文容
数据格式
用途
序号
1
RCH
接收机的信道号
2
RLQIAV
接收机通讯时LQI平均值
3
RRSSIMS
接收机通讯时RSSI
4
RRSSIMIN
接收机无通讯时RSSI最小值
5
:
RRSSIMAX
接收机无通讯时RSSI最大值—
6
RRSSIAV
接收机无通讯时RSSI平均值
7
:
RSTATUS
D7:
1ARM自检故障
接收机状态字节，待补充，默认为oxoo。
n
D7:
0ARM自检正常
D6:
1DSP自检故障
D6:
0DSP自检正常
D5:
1电源自检故障
D5:
0电源自检正常
D4:
1急停自检故障
D4:
0电源自检正常
D3:
1
D3:
0
D2:
1
D2:
0
D1:
1
D1:
0
D0:
1
D0:
0
8
9
10
11
12
13
14
RVERSION
遥控器系统版本号。
默认为0X01。
表10心跳：
A4
字节序号
报文容
数据格式
用途
1
T_CH
遥控器当前通信的信道号。
2
备用报文填0XOO
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
表11应答心跳：
A5
字节序号
报文容
数据格式
用途
1
RCH
接收机当前通信的信道号
2
备用报文填0XOO
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
表12PWM电流调节：
A6
字节序号
报文容
数据格式
用途
1
RESET
D7：
恢复出厂设置
D6-D0:
保留，填0
恢复出厂设置命令。
若为0，取PWM_FAST和PWM_SLO进行设定，若为1,恢复出厂设定值。
2
PWM_FAST
快速时的PWh最大值。
其值为实际PWM电流/4
3
PWM_SLOW
慢速时的PWh最大值。
其值为实际PWM电流/4
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
表13应答PWMfe流调节：
A7
字节序号
报文容
数据格式
用途
1
全部填0x00
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
9通信报文数据流
下图给出了无线通信的数据流。
说明：
—正确包
A0
A1
A0
A1
建立连接
1
建立连接2
A4
A5
A4
A5
停机命令
1
A6
A7
A6
A7
控制命令1
控制命令2
停机命令2
错误包
A0
A4
A6
A1
A5
A7
建立连接
3
控制命令3
停机命令3
图4无线通信数据流图格
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