Arduino 射频传感器网络

Posted 2023-03-27

【中文标题】Arduino 射频传感器网络

【英文标题】：Arduino RF sensor network

【发布时间】：2013-07-30 23:09:08

【问题描述】：

我目前正在设计一个传感器网络，其中包含小型 ATtiny85 探头，每个探头都有一个温度传感器、一个气压计和一个湿度传感器。我想我会使用这些 (http://goo.gl/TqaDjl) 进行通信，因为它们成本低且不需要太多范围。我不确定如何让探头与主控制器通信，因为发射器以数字方式传输，我将有 +20 个探头，它们都需要发送数据，而不会每分钟都出现信号重叠或混乱。我认为最简单的方法是对探针进行计时，以使它们在传输中不会重叠，但我不确定。 问题：

-对于这个系统来说，使用射频是最便宜和最好的选择吗？

-如何防止通信重叠？

-从 arduino（或 ATtiny85）以数字方式发送数据的最简单方法是什么？

【问题讨论】：

我无法停止思考价格：两块电路板1.29？！？我不在乎它们只是一小部分组件，价格令人难以置信。没有人能以那个价格给你寄一个空信封——我说是的，这是最便宜的。您应该以每对 1.33 美元的价格升级到 ER99，因为它们免费送货？！来自中国？！

我知道可笑的价格是我感兴趣的，通常通信是最昂贵的部分之一（即 Xbee）

【参考方案1】：

我想我迟到了，但我会通过一个链接（a la 802.11）上的大量喋喋不休的发射器提供一些关于碰撞控制的见解。这有点打包。

如果两个发射器试图同时发射，你肯定会在接收器处得到一堆烂培根。

WiFi 式碰撞的简化版本会很好。基本上，它使用可以检测到的前导码，对于具有更高冲突可能性的较长传输，它可以使用较短的请求/清除来发送数据包。

虽然这可能有点矫枉过正，但我​​还是会选择序言。首先传输可识别的稳定流，例如十六进制，555533330f0f00ff，它基本上是交替的 1 和 0，但频率不断变化（0101，然后是 0011，然后是 00001111，等等），这是一种易于识别的模式，不太可能被杂散辐射或噪音散发出来。

这种模式可能会发生移位，因此有一组有限的其他前导码应该相对于原始模式进行按位移位。

如果发送器检测到此前导码，它应该停止并等待。如果您将所有数据包限制在某个时间长度内，那么如果您在数据包之间等待足够的时间，则不会发生冲突。如果在一个数据包的时间内听到前导码，那么您的站应该等待传输的全部长度（监听它的长度和其他头字段，以便知道等待多长时间）。数据包完成后，您的电台可以传输其前导码。

这就是 WiFi 相似性停止并由更简单的协议接管的地方。

请注意，如果 2 个站点正在等待一个数据包，它们几乎可以同时开始它们的前导码。为了解决这个问题，每个站应该在其前导码中翻转一个不同的零位。如果它检测到该位为 1，它会看到有另一个站前导，并且应该退出。

每个站点应该在每个数据包之后等待一定的延迟（由您决定），以便其他站点可以开始传输。

一些沟通模式的草图表明，这足以满足您的需求。

现在，如果它是一个主从式系统，只要您只有一个网络，它应该会更容易，因为应该只有一个涉及从属传输的未完成请求。

【讨论】：

@Dragongeek 没问题。如有任何问题，请随时发表评论。

【参考方案2】：

这些将是迄今为止最便宜的方法。至于最好的方法，有多种选择更好，但更贵。我想到了一个 Xbee 模块网络，但这些模块比一对 1.25 美元贵得多。

不过，使用射频模块是非常可行的。为了防止通信重叠，在每个传感器节点和主集线器上放置一个射频发射器和接收器。主集线器可以发送“嘿，sensor1 给我你的数据”，然后广播到所有传感器。但是，只有传感器 1 会实现集线器将侦听的“嘿，我是传感器 1，这是我的数据”。然后，集线器会继续说“嘿，sensor2 向我发送你的数据”等等。

【讨论】：

非常感谢！

【参考方案3】：

我认为您的原始方法可能是最好的。在每个设备上放置一个 Tx 和 Rx 的方法可能是负担得起的，但我怀疑它是否可行。有 20 个设备在同一频率上传输，接收器将“听到”其中一个。最重要的是，当自己的发射器非常靠近时，设备将如何接收任何远程发射器的信号？请记住：这些是 AM 收音机，即使不发送任何数据也会“发送”载波。在尝试全尺寸之前获取少量发射器。

为避免在大量非活动发射器中接收到一个活动发射器的问题，您希望一次只为 1 个发射器供电。您可以控制 Vcc 到一个发射器，打开它，发送数据突发，然后关闭它。

-如何防止通信重叠？

你不能——你必须接受偶尔会有重叠。为传输的数据添加 CRC，以便接收器可以检测到垃圾。

多个发射器的时间安排本身就是一个项目。您肯定不想在同一传输周期内全部运行它们。一开始它们可能不会碰撞，但是当两个设备确实漂移在一起并开始碰撞时，它们会保持在一起并碰撞很长时间，直到时钟分开。

我会从简单的事情开始。例如对于三个设备，以 2000 ms、2200 ms、2400 ms 周期运行传输（使用 EEPROM 进行配置）。这样，如果一对碰巧在一个数据点发生冲突，那么该对的下一次传输将相隔 200 毫秒。