连接p2p限速软件下载

2021MicrochipTechnologyInc.
DS00001204C_CN第1页AN1204简介对于大多数应用而言,转向无线通信的需求日益高涨.
这项技术的优势在于可降低成本且易于实现.
无线通信不需要布线和其他硬件以及相关的安装成本.
另外,它还可以在难以安装线缆的地方实现.
自从IEEE在2003年发布了无线个人局域网(WirelessPersonalAreaNetwork,WPAN)规范(IEEE802.
15.
4)之后,无线通信已成为了事实上的低速率WPAN(LR-WPAN)行业标准.
这项规范适用于要求低功耗和低成本的低数据速率应用.
MiWi开发环境(DevelopmentEnvironment,DE)支持MicrochipMiWiP2P无线协议.
这项协议是IEEE802.
15.
4的衍生协议,它采用符合IEEE802.
15.
4标准的MicrochipRF收发器以及由带有串行外设接口(SerialPeripheralInterface,SPI)的Microchip8位、16位或32位单片机控制的其他专有RF收发器.
为了支持Microchip专有收发器,MicrochipMiWiP2P协议栈现已扩展到了IEEE802.
15.
4规范之外,并使用IEEE802.
15.
4介质访问控制(MediaAccessControl,MAC)层设计作为参考.
MiWiP2P无线协议栈同时支持P2P和星型拓扑.
MiWiP2P协议通过易用的编程接口提供可靠的直接无线通信.
它具有丰富的功能集,可以编译到协议栈内,也可以从协议栈中抽离.
这样不仅能满足各种各样的客户需求,还能最大程度低减少协议栈占用的空间.
本应用笔记介绍了MiWiP2P协议的所有内容以及与IEEE802.
15.
4的区别,此外还详细介绍了支持的功能、实现和适合无线应用开发人员的用法.
建议读者在阅读本应用笔记或使用MiWiP2P和星型网络无线协议之前,先阅读IEEE802.
15.
4规范并了解MicrochipMiMAC/MiApp接口.
有关MiMAC和MiApp的更多信息,请参见应用笔记AN1283《Microchip无线(MiWi)介质访问控制器——MiMAC》(DS01283A_CN)和AN1284《Microchip无线(MiWi)应用程序编程接口——MiApp》(DS01284A_CN).
协议概述MiWiP2P协议栈修改了IEEE802.
15.
4规范的MAC层,增加了简化握手过程的命令.
它通过提供补充MAC命令来简化链路断开和信道跳跃.
但是,协议中未定义具体的应用决策,例如何时执行能量扫描或何时跳转信道.
这些问题留给应用开发人员解决.
协议特性MiWiP2P无线协议具有以下特性:通过MicrochipXC8、XC16和XC32编译器分别支持MicrochipPIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33和PIC32平台通过Microchip应用程序库支持MRF24J40(符合IEEE802.
15.
4标准的射频收发器)和MRF89XA(专有射频收发器)用作状态机(不依赖于RTOS)支持将终端上的休眠设备作为通信节点使能能量检测(EnergyDetect,ED)扫描,以在噪声最低的信道上工作提供主动扫描,以检测新的和现有的连接支持频率捷变(信道跳跃)协议注意事项MiWiP2P协议是IEEE802.
15.
4的衍生协议,支持点对点(Peer-to-Peer,P2P)和星型拓扑.
它没有路由机制,因此无线通信覆盖范围由射频范围决定.
由于无法选择保证时隙(GuaranteedTimeSlot,GTS)和信标网络,因此通信的两端不能同时进入休眠模式.
如果应用需要无线网络和路由而不是P2P和星型网络通信,则可以使用MiWi网状网络平台来满足专用标准.
有关MiWi网格网络的详细信息,请参见Microchip网站上的应用笔记"MicrochipMiWiMeshWirelessNetworkingProtocol".
如果要和其他供应商的无线设备或节点进行互操作,建议选择基于IEEE802.
15.
4的ZigBee协议.
作者:YifengYangPradeepShamannaDerrickLattibeaudiereVivekAnchaliaMicrochipTechnologyInc.
MicrochipMiWiP2P无线协议AN1204DS00001204C_CN第2页2021MicrochipTechnologyInc.
IEEE802.
15.
4规范和MiWiP2P无线协议市场上的大多数产品都使用原始的IEEE802.
15.
4a规范(也称为IEEE802.
15.
4-2003或版本A).
2006年发布的修订版中澄清了一些问题.
此版本称为IEEE802.
15.
4b或802.
15.
4-2006,它在sub-GHz频谱中增加了两个PHY层定义,并修改了安全模块.
本文档中提及的IEEE802.
15.
4均指A版规范.
MiWiP2P协议以IEEE802.
15.
4规范为设计参考,将支持的范围从IEEE802.
15.
4标准的收发器扩展到了Microchip专有收发器.
设备类型MiWiP2P协议根据设备的IEEE定义以及在建立通信连接时的角色对其进行分类,如表1和表2所示.
MiWiP2P协议支持所有这些设备类型.
表1:按功能划分的IEEE802.
15.
4设备类型表2:按角色划分的IEEE802.
15.
4设备类型支持的拓扑IEEE802.
15.
4和MiWiP2P协议支持两种拓扑:星型和点对点.
星型拓扑图1给出了典型的星型拓扑.
从设备角色的角度来看,该拓扑具有一个用于发起通信和接受来自其他设备的连接的个人局域网(PAN)协调器,以及多个加入通信的终端设备.
终端设备只能与PAN协调器建立连接.
按功能类型划分,星型拓扑的PAN协调器是全功能设备(FFD).
终端设备可以是一直开启射频的FFD,也可以是空闲时关闭射频的精简功能设备(RFD).
无论其功能类型如何,终端设备都只能与PAN协调器通信.
图1:星型拓扑功能类型电源节点空闲模式配置数据接收方式全功能设备(FullFunctionDevice,FFD)插座/市电开启直接精简功能设备(ReducedFunctionDevice,RFD)电池关闭从关联设备轮询角色类型功能类型角色说明个人局域网(PersonalAreaNetwork,PAN)协调器FFD设备先启动,然后等待连接.
终端设备FFD或RFD设备在PAN协调器启动建立连接后开始.
PAN协调器FFD终端设备RFD终端设备图注2021MicrochipTechnologyInc.
DS00001204C_CN第3页AN1204点对点(P2P)拓扑图2给出了典型的P2P拓扑.
从设备角色的角度来看,该拓扑也包括一个PAN协调器,用于启动与终端设备的通信.
不过,在加入网络时,终端设备不必与PAN协调器建立连接.
按功能类型划分,PAN协调器是FFD,终端设备可以是FFD或RFD.
不过,在该拓扑中,FFD类型的终端设备可以有多个连接.
但是,每个RFD类型的终端设备只能连接一个FFD,不能连接到其他RFD.
图2:点对点拓扑网络类型IEEE802.
15.
4规范有两种类型的网络:信标和非信标.
在信标网络中,设备只能在其分配的时隙内发送数据.
PAN协调器通过发送超帧(信标帧)定期分配时隙.
所有设备都应与信标帧同步,并仅在其分配的时隙内发送数据.
信标网络可降低所有设备的功耗,因为每个设备都会定期关闭其射频.
在非信标网络中,当能量水平(噪声)低于预定义水平时,任何设备都可以随时发送数据.
非信标网络会增加FFD设备的功耗,因为射频一直开启.
这些网络可减少RFD设备的功耗,因为RFD不必频繁地执行同步.
MiWiP2P协议仅支持非信标网络.
网络寻址IEEE802.
15.
4规范定义了两种寻址机制:扩展组织惟一标识符(EUI),即长地址——一个8字节地址,该地址对全球范围内的每个设备都是惟一的.
三个高字节由发布产品的公司从IEEE购买.
五个低字节由设备制造商分配,每个设备的EUI必须是惟一的.
8字节惟一地址通常称为无线设备/节点的MAC地址,主要与节点硬件相关联.
短地址——一个2字节地址,当设备加入网络时,由父设备分配给设备.
短地址在网络中必须惟一.
MiWiP2P协议仅支持单路程段(one-hop)通信,因此它通过EUI(即长地址)发送报文.
短地址只在协议栈发送广播报文时使用,因为IEEE802.
15.
4规范中没有预定义的广播长地址.
对于Microchip专有收发器,惟一地址长度可以介于2到8个字节之间,具体取决于应用需求.
图注PAN协调器FFD终端设备RFD终端设备AN1204DS00001204C_CN第4页2021MicrochipTechnologyInc.
符合IEEE802.
15.
4标准的收发器的报文格式MiWiP2P协议的报文格式是IEEE802.
15.
4规范的报文格式的子集.
图3说明了协议栈及其字段的数据包格式.
帧控制图4说明了2字节帧控制字段的格式.
3位帧类型字段使用以下值定义数据包的类型:数据帧=001应答=010命令帧=011安全使能位指示当前数据包是否已加密.
如果使用了加密,还会有一个额外的安全报头.
更多信息,请参见"安全特性"部分.
帧待处理位仅用于应答数据包,该数据包由MRF24J40射频硬件处理.
该位指示在从RFD终端设备接收到数据请求数据包并应答后,是否需要跟随额外的数据包.
PAN内部位指示报文是否在当前PAN内.
如果该位设置为1,寻址字段中的源PANID字段将被省略.
在协议栈中,该位始终设置为1,但也可以设置为0以使能PAN之间的通信.
如有必要,可以在应用层将该位复位为0.
目标地址模式可以是16位短地址模式=10,也可以是64位长地址模式=11在MiWiP2P协议中,目标地址模式通常设置为长地址模式.
短地址模式仅用于广播报文.
对于广播报文,寻址字段中的目标地址字段固定为0xFFFF.
MiWiP2P协议的源地址模式只能是64位长地址模式.
序列号序列号为8位长,以随机数开头,每次发送数据或命令包时都递增1.
应答数据包中使用序列号标识原始数据包.
原始数据包和应答数据包的序列号必须相同.
图3:MiWiP2P无线协议数据包格式图4:帧控制寻址字段字节2122/80/20/8可变2帧控制序列号目标PANID目标地址源PANID源地址有效负载帧校验序列位311113222帧类型使能安全功能帧待处理应答请求PAN内(保留)目标地址模式(保留)源地址模式2021MicrochipTechnologyInc.
DS00001204C_CN第5页AN1204目标PANID这是目标设备的PAN标识符.
如果PAN标识符未知或不是必需的,则使用广播PAN标识符(0xFFFF).
目标地址目标地址可以是64位长地址或16位短地址.
目标地址必须与帧控制字段中定义的目标地址模式一致.
如果使用16位短地址,则该地址必须是广播地址0xFFFF.
源PANID源PAN标识符是源设备的PAN标识符,必须与帧控制字段中的PAN内定义匹配.
仅当PAN内部值为0时,数据包中才存在源PANID.
在当前MiWiP2P协议实现中,所有通信都是PAN内部通信.
因此,所有数据包都没有源PANID字段.
但协议栈保留了应用层在PAN之间发送报文的能力.
如果报文需要在PAN之间发送,则使用源PANID.
源地址源地址字段固定为使用源设备的64位扩展地址.
Microchip专有收发器的报文格式Microchip专有RF收发器的报文格式在MiMAC接口中定义.
有关更多信息,请参见应用笔记AN1283《Microchip无线(MiWi)介质访问控制器——MiMAC》(DS01283A_CN).
发送和接收发送报文有两种方法可发送报文:广播和单播.
广播数据包将射频范围内的所有设备作为其目标.
IEEE802.
15.
4定义了一个作为广播地址的特定短地址,但是未定义长地址.
因此,对于符合IEEE802.
15.
4标准的收发器,只有在广播报文时MiWiP2P协议栈才使用短地址.
广播报文时没有任何应答.
单播发送只有一个目标,使用长地址作为目标地址.
MiWiP2P协议要求应答所有单播报文.
如果接收设备中至少有一个在空闲时关闭了射频,则发送设备可将报文保存在RAM中,等待休眠设备被唤醒并请求报文.
这种数据发送过程称为间接报文传递.
如果休眠设备无法获取间接报文,则报文将超时并被丢弃.
通常,间接报文超时需要长于休眠设备的轮询间隔.
接收报文在MiWiP2P协议中,只有接收报文的设备会通过射频收到通知.
如果接收报文的设备在空闲时关闭了射频,则只能接收与之连接的设备发送的报文.
关闭射频的空闲设备如果要接收报文,必须向对等连接方发送数据请求命令.
随后,它将获取间接报文(如果存在).
在星型拓扑中,只有PAN协调器具备连接能力,所有终端设备(FFD/RFD)都连接到PAN协调器.
因此,星型拓扑中的终端设备都有独立的连接.
AN1204DS00001204C_CN第6页2021MicrochipTechnologyInc.
握手过程的差异MiWiP2P无线协议与IEEE802.
15.
4规范的主要差异在于握手过程.
根据IEEE802.
15.
4,设备上电后的第一步是与其他设备握手.
图5给出了IEEE802.
15.
4规范的握手过程,如下所述:1.
请求通信的设备发出一个信标请求.
2.
所有能够连接其他设备的设备均以信标报文作为响应.
3.
发起设备收集所有信标(要容纳多个响应,设备应等待至主动扫描请求超时).
设备确定要使用哪个信标建立握手,并发出关联请求命令.
4.
在预定义的时间后,发起设备发出数据请求命令,以从准备连接的另一端获取关联响应.
5.
位于连接另一端的设备发送关联响应.
图5:IEEE802.
15.
4中的典型握手握手是一个复杂的加入网络的过程.
每个设备只能连接一个设备作为父节点,因此,初始握手实际上是选择父节点的过程.
选择父节点需要执行以下步骤:1.
列出所有可能的父节点.
2.
选择合适的设备作为其父节点.
信标帧在发送之前不使用CSMA-CA检测,以满足主动扫描超时的时序要求.
因此,信标帧可能由于数据包冲突而被丢弃.
MiWiP2P协议专为在星型网络和P2P通信拓扑中实现简单的直接连接而设计.
某些IEEE802.
15.
4要求会增加设计难度:五步握手过程加上两个超时,需要更复杂的协议栈.
关联过程使用单连接通信,而不是点对点拓扑的多连接概念.
由于上述原因,MiWiP2P协议使用自己的两步握手过程,如图6所示:1.
发起设备发出P2P连接请求命令.
2.
射频范围内的所有设备均以可建立连接的P2P连接响应命令作为响应.
这是一个一对多的过程,可建立多个连接,在可能的情况下还会建立点对点拓扑.
由于该握手过程使用MAC层命令,因此每次发送时都应使用CSMA-CA,以降低数据包冲突的可能性.
RFD可能会收到来自多个FFD的连接请求命令,但只能连接到一个FFD.
RFD选择其接收到的第一个P2P连接响应的FFD作为对等连接方.
图6:MiWiP2P无线协议的握手过程信标信标请求(广播)关联请求数据请求关联响应请求连接的设备允许连接的设备P2P连接响应P2P连接请求(广播)请求连接的设备允许连接的设备2021MicrochipTechnologyInc.
DS00001204C_CN第7页AN1204MiWiP2P无线协议的定制MAC命令MiWiP2P协议利用定制的MAC命令来移除两个设备之间的连接,从而扩展了IEEE802.
15.
4规范的功能.
表3列出了该协议的所有定制MAC命令.
P2P连接请求可在上电后广播P2P连接请求(0x81),以和其他设备建立P2P连接.
也可以将该请求单播到特定设备以建立单个连接.
当发送设备从另一端接收到P2P连接响应(0x91)时,将建立P2P连接.
P2P连接请求定制命令还可以启动主动扫描,以确定附近有哪些设备可用.
如果发送P2P连接请求命令的目的是主动扫描,就不会附加功能信息和可选有效负载.
接收设备根据是否有附加的功能信息和可选有效负载来确定该命令是请求建立连接还是主动扫描.
MiWiP2P协议可使能或禁止某个设备与其他设备建立连接.
禁止设备建立连接后,除以下情况外,所有新的P2P连接请求都会被丢弃:P2P连接请求来自接收端已建立连接的设备.
P2P连接请求是主动扫描.
图7给出了P2P连接请求命令帧的格式.
图7:P2P连接请求命令格式表3:MiWiP2P无线协议的定制MAC命令命令标识符命令名称说明0x81P2P连接请求请求建立P2P连接.
上电后通常通过广播方式请求P2P连接.
也可通过单播方式请求单个连接.
0x82P2P连接移除请求移除与另一终端设备的P2P连接.
0x83P2P数据请求本地节点关闭了射频时P2P连接的另一端发出的数据请求,类似于IEEE802.
15.
4规范的数据请求命令(0x04).
该命令供之前休眠的设备用来请求其他节点发送未收到的报文(间接报文传递).
0x84信道跳跃请求将工作信道切换为其他信道.
通常用于频率捷变功能.
0x87主动扫描请求检查当前和可访问信道中的可用节点.
0x91P2P连接响应对P2P连接请求的响应.
也可以用于主动扫描过程.
0x92P2P连接移除响应对P2P连接移除请求的响应.
0x97主动扫描响应响应将返回节点信息(包括信道、PANID和节点ID)作为填充和索引表.
注:有关主动扫描请求和主动扫描响应的详细信息,请参见"主动扫描"部分.
八位字节15/21111(可选)多个(可选)MAC报头命令标识符(0x81)工作信道功能信息用于标识节点的可选有效负载.
对于协议栈不是必需的,但对于应用可能有用.
AN1204DS00001204C_CN第8页2021MicrochipTechnologyInc.
工作信道用于回避可能来自另一信道的次谐波的影响.
它能够避免与不同信道上的设备建立虚假连接.
图7中的功能信息字节使用如图8所示的格式.
P2P连接请求的可选有效负载针对具体应用提供.
设备可能需要使用额外的信息来标识自己,可以是惟一标识符,也可以是有关它在应用中所起功能的信息.
如果使用可选有效负载,建立连接后就不需要使用额外的数据包来介绍或标识设备.
协议栈中未使用可选有效负载.
P2P连接移除请求P2P连接移除请求(0x82)发送到连接的另一端来移除P2P连接.
图9给出了请求的格式.
数据请求数据请求(0x83)命令与IEEE802.
15.
4规范的数据请求(0x04)命令相同.
图10给出了请求的格式.
如果P2P连接节点的一端能够在空闲时进入休眠状态,并且该节点可以在休眠状态下接收报文,则活动的一端必须将报文存储在其RAM中.
当休眠设备被唤醒并请求报文时,活动端将传递报文.
如果应用中有这样的情况,则需要激活ENABLE_INDIRECT_MESSAGE功能.
休眠节点被唤醒后,必须发送数据请求命令.
图8:功能信息格式图9:P2P连接移除请求格式图10:数据请求格式位01234-7空闲时接收器开启唤醒时请求数据需要时间同步(保留)支持安全功能(保留)八位字节15/211MAC报头:发送到P2P连接的另一端以切断通信命令标识符(0x82)八位字节211MAC报头:从扩展源地址到扩展目标地址的单播命令标识符(0x83或0x04)2021MicrochipTechnologyInc.
DS00001204C_CN第9页AN1204信道跳跃信道跳跃命令(0x84)请求目标设备将工作信道切换为另一个信道.
图11给出了命令的格式.
该命令通常由频率捷变发起器发出,它决定何时切换信道以及选择哪个信道.
通常会广播此命令以通知所有设备(空闲时开启射频)切换信道.
为了确保每个设备都接收到该报文,频率捷变发起器将执行3次广播,而所有FFD设备会执行重新广播.
当执行信道跳跃序列并且所有FFD跳到新信道时,RFD必须执行重新同步以恢复与对应的FFD对等设备之间的连接.
P2P连接响应P2P连接响应(0x91)命令用于响应P2P连接请求.
图12给出了命令的格式.
P2P连接响应命令可用于建立连接.
此外,设备还可以使用此命令响应主动扫描,将自身标识为附近的活动设备.
如果接收到的P2P连接请求命令附有功能信息字节和可选有效负载,则表示它正在请求连接.
功能信息和可选有效负载(如果存在)将附加到P2P连接响应.
一旦连接的另一端接收到响应,便会建立P2P连接.
这样连接的两端就可以交换数据包了.
如果接收到的P2P连接请求命令没有功能信息字节和可选有效负载,那么此命令是主动扫描.
因此P2P连接响应不会附加任何功能信息或可选有效负载.
对于主动扫描连接请求,报文交换后不会建立任何连接.
图8给出了功能信息响应的格式.
可选有效负载针对具体应用提供.
它的格式和用法与附加到P2P连接请求命令的可选有效负载相同(见图9).
P2P连接移除响应P2P连接移除响应命令(0x92)用于响应P2P连接移除请求.
它通知P2P连接的另一端已接收到P2P连接移除请求以及连接是否已移除.
图13给出了命令的格式.
图11:信道跳跃格式图12:P2P连接响应格式图13:P2P连接移除响应格式八位字节15/21111MAC报头:来自频率捷变启动器的广播或单播命令标识符(0x84)当前工作信道目标跳转信道八位字节21111(可选)多个(可选)MAC报头:从扩展源地址到扩展目标地址的单播命令标识符(0x91)状态.
0x00表示成功.
所有其他值都是错误代码.
功能信息用于标识节点的可选有效负载.
对于协议栈不是必需的,但对于应用可能有用.
八位字节2111MAC报头:从扩展源地址到扩展目标地址的单播命令标识符(0x92)状态.
0x00表示成功.
所有其他值都是错误代码.
AN1204DS00001204C_CN第10页2021MicrochipTechnologyInc.
MiWi星型网络协议利用定制的MAC命令来移除两个设备之间的连接,从而扩展了IEEE802.
15.
4规范的功能.
表4列出了该协议的所有定制MAC命令.
图14给出了星型网络协议中修改后的连接模式详细信息.
图14:星型网络协议中修改后的连接模式详细信息表4:MiWi星型网络无线协议的定制MAC命令命令标识符命令名称说明0xCC具有有效负载的转发数据包命令0XCC(1字节)命令.
目标终端设备地址(3字节).
数据有效负载.
0xDA对终端设备的软件应答N/A0x7A链路状态N/A0x77连接表广播命令0x77(1字节)命令.
网络中的终端设备总数.
节点容量休眠保留使能安全功能连接模式保留位01-234-56-7值连接模式00使能所有连接01使能之前的连接10使能主动扫描响应11禁止所有连接2021MicrochipTechnologyInc.
DS00001204C_CN第11页AN1204MiWiP2P无线协议的特性MiWiP2P协议支持精简功能、点对点和直接连接,并提供丰富的功能.
所有功能都可以根据无线应用的需求使能或禁止,既可以编译到协议栈内,也可以从协议栈中抽离.
本节介绍了MiWiP2P协议的特性,包括:最少的编程占用空间支持设备空闲时关闭射频间接报文传递特殊安全功能用于寻找不同信道上现有PAN的主动扫描用于寻找噪声最小信道的能量扫描频率捷变(信道跳跃)报文传递类型最少的编程占用空间无线应用在成本方面存在诸多限制,为帮助解决这一难题,MiWiP2P协议栈占用的空间非常小.
在使能令协议栈占用最小编程空间的功能后,代码长度将减小到3KB多一点.
这样,一个仅有4KB左右程序存储器的单片机也可以轻松容纳一个简单的应用程序.
要激活此特性,必须在文件miwi_config.
h中定义"TARGET_SMALL".
此特性支持设备之间的双向通信,但禁止PAN之间的通信.
如果使用了安全特性,则会禁止刷新检查.
有关刷新检查的更多信息,请参见"安全特性"部分.
设备空闲时关闭射频对于使用电池供电的设备,降低功耗至关重要.
实现的方法是让设备在不发送数据时关闭射频.
MiWiP2P协议具有使射频进入休眠模式以及稍后唤醒设备的功能.
要激活此特性,必须在文件miwi_config.
h中定义"ENABLE_SLEEP".
设备何时进入休眠模式可由具体应用决定.
可能的触发条件包括:射频空闲的时间长度从已连接的FFD接收到数据包,请求设备进入休眠模式唤醒设备的条件可由具体应用决定.
可能的触发条件包括:外部事件,如按下按钮预定义的定时器超时设备休眠期间,其对等设备可能需要发送报文.
如果不发送报文,对等设备就不需要使能其他特性.
如果对等设备向休眠设备发送一条报文,必须将该报文存储到其易失性存储器中,直到休眠设备被唤醒并获取该报文.
由于报文没有直接发送到休眠设备,因此该过程称为间接报文传递.
要传送间接报文,休眠节点的对等设备必须在miwi_config.
h文件中定义"ENABLE_INDIRECT_MESSAGE".
如果使能了间接报文传递,就必须指定易失性存储器中可以存储的间接报文数.
最大报文大小取决于对等设备中的可用RAM存储空间以及连接到同一父FFD的RFD数量.
最大间接报文数由miwi_config_p2p.
h文件中的"INDIRECT_MESSAGE_SIZE"定义.
对于间接报文传递,还需要定义间接报文的超时周期.
如果未定义超时周期且RFD设备处于非活动状态或不可见,则间接报文将永久保留在易失性存储器中.
间接报文超时周期由miwi_config_p2p.
h文件中的"INDIRECT_MESSAGE_TIMEOUT"定义(以秒为单位).
安全特性MiWiP2P协议的安全特性在MiMAC层中实现.
有关更多信息,请参见Microchip应用笔记AN1283《Microchip无线(MiWi)介质访问控制器——MiMAC》(DS01283A_CN).
主动扫描主动扫描是获取有关本地PAN的信息的过程.
活动扫描用于确定:设备的工作信道设备在PAN中的信号强度符合IEEE802.
15.
4标准的收发器的PAN标识码主动扫描特别适合本地设备没有预定义信道或PANID的情况.
在协议栈中,ACTIVE_SCAN_RESULT_SIZE定义了主动扫描可获取的最大PAN数.
在主动扫描开始之前,先确定扫描的持续时间和需要扫描的信道.
AN1204DS00001204C_CN第12页2021MicrochipTechnologyInc.
扫描持续时间由IEEE802.
15.
4规范定义,其时间长度(以符号为单位)由公式1中给出的公式计算(一秒等于62,500个符号).
公式1:扫描持续时间扫描持续时间为10时,扫描周期为61,500个符号(约为1秒).
扫描持续时间为9时,扫描周期约为半秒.
扫描信道由位图定义,每个信道编号用双字中对应的位来表示.
信道11即b'00000000000000000000100000000000.
2.
4GHz频谱中支持的信道11至26可以表示为b'0000011111111111111110000000000或0x07FFF800.
当主动扫描广播P2P连接请求命令时,它要求射频范围内的所有设备均通过P2P连接响应命令进行应答.
主动扫描仅确定附近有哪些PAN可用,但无法确定有多少个可建立新连接的设备.
每个设备都会响应扫描,包括不支持新连接的设备.
要调用主动扫描功能,必须在miwi_config.
h文件中定义"ENABLE_ACTIVE_SCAN".
能量扫描每个频带上可能有多个信道,但一个PAN只能在一个信道上工作.
最好使用能量或噪声最小的信道.
能量扫描用于扫描所有可用信道以及确定噪声最小的信道.
扫描持续时间和要扫描的信道是在执行能量扫描之前确定的.
扫描持续时间由IEEE802.
15.
4规范定义,其时间长度(以符号为单位)由公式1中给出的公式计算.
有关测量的更多信息,请参见主动扫描.
扫描完成后,将返回噪声最小的信道标识符.
要激活能量扫描功能,必须在miwi_config.
h文件中定义"ENABLE_ED_SCAN".
报文传递类型MiWiP2P协议栈同时支持广播报文和单播报文.
广播对于某些应用可能十分有用,但对于对等设备则需要更多的工作量.
如果希望对等设备向RFD广播报文,必须在miwi_config.
h文件中定义"ENABLE_BROADCAST".
使用miwi_api.
h文件中提供的单播函数调用来发送单播报文.
频率捷变频率捷变允许MiWiP2P协议PAN根据工作条件的需要切换到其他信道.
实现该功能后,受影响的设备将充当以下两个角色之一:频率捷变发起器——这些设备负责确定是否需要信道跳跃,以及跳跃到哪个新信道.
频率捷变跟随器——这些设备在得到指令后切换到其他信道.
频率捷变发起器每个PAN可以有一个或多个设备作为频率捷变发起器.
发起器必须是FFD.
每个发起器必须使能能量扫描功能以确定要跳跃的最佳信道.
发起器向PAN上的其他设备广播信道跳跃命令.
频率捷变跟随器频率捷变跟随器可以是FFD或RFD设备.
FFD通过以下步骤之一实现信道跳跃:从发起器接收信道跳跃命令.
在数据发送连续失败时重新同步连接.
RFD设备使用重新同步方法(即,在通信失败时重新连接PAN)实现信道跳跃.
使能频率捷变功能何时执行频率捷变操作由应用决定.
频率捷变通常由CCA失败或未收到应答引起的连续发送失败触发.
要激活频率捷变功能,必须在miwi_config.
h文件中定义"ENABLE_FREQUENCY_AGILITY".
扫描周期960(2ScanDuration+1)注:ScanDuration=用户指定的扫描输入参数.
值为1到14范围内的整数.
2021MicrochipTechnologyInc.
DS00001204C_CN第13页AN1204MiWi星型网络协议概述MiWi星型网络协议是Microchip定义的MiWiP2P协议的扩展.
从设备角色的角度来看,这种拓扑由一个用于发起通信和允许其他设备连接的PAN协调器,以及多个加入通信的终端设备组成.
终端设备只能与PAN协调器建立连接.
按功能类型划分,星型拓扑的PAN协调器是全功能设备(FFD).
终端设备可以是一直开启射频的FFD,也可以是空闲时关闭射频的精简功能设备(RFD).
无论其功能类型如何,终端设备都只能与PAN协调器通信.
MiWi星型网络无线协议的特性MiWiP2P协议栈支持的星型拓扑提供点对点拓扑的所有功能.
除此之外,它还能根据设备角色实现更多功能.
PAN协调器支持以下功能:与所有对等设备共享对等设备连接(FFD和RFD)信息将数据包从一个终端设备转发到另一个终端设备定期检查网络运行状况(可选)将数据包发送到终端设备处理休眠终端设备(RFD)的间接报文通过软件应答来表明数据发送成功FFD(终端设备)或RFD(休眠终端设备)支持以下功能:链路状态离开网络命令MiWi星型网络无线协议中的握手MiWi星型路由如图15所示,MiWi星型网络由两种类型的设备(PAN协调器,FFD或RFD)组成.
PAN协调器创建网络,而终端设备(FFD或RFD)加入PAN协调器.
PAN协调器只需一个路程段就可以将报文发送到网络中的所有任何终端设备.
如果一个终端设备要与附近或远处的另一个终端设备通信,则源终端设备必须先将数据包发送到PAN协调器,然后由PAN协调器将该数据包转发到目标终端设备(2个路程段).
图15:MiWi星型路由在MiWi星型网络中,PAN协调器负责共享对等连接(终端设备地址).
这样,网络中的所有终端设备都可以知晓网络中其他设备的存在.
当一个终端设备要向另一个终端设备发送报文时,源终端设备将目标终端设备的地址包含在有效负载中.
源终端设备的有效负载由数据包类型(0xCC)、目标终端设备地址(仅前3个字节)和数据有效负载组成.
当PAN协调器接收到该数据包时,该数据包指示其目标为另一个终端设备,因此,PAN协调器会将该数据包转发到目标终端设备.
MiWi星型数据传输节点之间的连接请求和响应与P2P相似.
但在MiWi星型网络中,PAN协调器负责构成网络,连接终端设备,并为终端设备之间的通信(通过PAN协调器)提供支持.
图16给出了MiWi星型网络中终端设备之间的数据传输简图.
图16:MiWi星型网络中终端设备之间的数据传输P2P/P2P/↓↓↓ㄟ1ED1ㄟ2ED2PANED2MACMACMACED2AN1204DS00001204C_CN第14页2021MicrochipTechnologyInc.
应用程序编程接口(API)MiWiP2P协议使用MiApp作为其应用程序编程接口.
有关MiApp接口的更多信息,请参见应用笔记AN1284《Microchip无线(MiWi)应用程序编程接口——MiApp》(DS01284A_CN).
应用流程图典型的MiWiP2P协议应用从初始化硬件和MiWiP2P协议开始,随后尝试建立连接并进入接收和发送数据的正常工作模式.
图17给出了MiWiP2P协议应用的典型流程图.
建立连接后,大多数MiWiP2P协议应用的执行步骤保持不变.
由于协议栈配置不同,因此连接建立期间也存在一些变化.
图18用最简化的方式给出了P2P连接应用建立连接的过程.
图17:MiWiP2P无线协议应用的流程图图18:建立连接的简要流程图亴2021MicrochipTechnologyInc.
DS00001204C_CN第15页AN1204复杂的应用需要主动扫描功能.
对于PAN协调器和终端设备而言,主动扫描建立连接的步骤有所不同.
图19说明了两类设备使能主动扫描时如何建立连接.
对于使能能量扫描的应用,PAN协调器和终端设备连接后的步骤也有所不同.
图20说明了使能能量扫描时如何建立连接.
图21说明了同时使能主动扫描和能量扫描时建立连接的过程.
图19:使能主动扫描时建立连接的流程图图20:使能能量扫描时建立连接的流程图图21:使能主动扫描和能量扫描时建立连接的流程图ㄟㄟPANPANPANPANаPANIDㄟㄟPANㄟㄟPANPANаPANIDAN1204DS00001204C_CN第16页2021MicrochipTechnologyInc.
系统资源要求MiWiP2P无线协议具有丰富的功能集.
使能功能集会增加对单片机的系统要求.
MiWiP2P和MiWi星型网络协议栈是包含在Microchip应用程序库(MicrochipLibrariesforApplication,MLA)中.
可从Microchip网站(http://www.
microchip.
com/mla)下载该协议栈.
表5:MiWiP2P无线协议对PIC18存储器的要求表6:MiWiP2P无线协议特性对PIC18存储器的要求(1)表5给出了基本P2P配置的要求.
其他MiWiP2P协议功能需要更大的程序存储器和RAM.
表6列出了高于基本配置的系统功能要求.
表7给出了基本星型配置的要求.
其他MiWi星型网络协议功能需要更大的程序存储器和RAM.
表8列出了高于基本配置的系统功能要求.
配置程序存储器(字节)RAM(字节)目标小型协议栈大小<4K100+接收缓冲区大小+发送缓冲区大小+(9*P2P连接大小)配置额外的程序存储器(字节)额外的RAM(字节)使能PAN内通信4620使能休眠1860使能安全功能(不带帧刷新检查)50048使能安全功能(带帧刷新检查)1,48854使能主动扫描1,07069使能能量扫描7520使能间接报文950间接报文大小*发送缓冲区大小使能带广播功能的间接报文1,228间接报文大小*发送缓冲区大小注1:这些要求适用于PIC18系列单片机.
该协议栈还支持PIC16、PIC24、dsPIC33和PIC32单片机,但是这些器件的要求可能会有所不同.
这些要求适用于该协议栈的初始版本,可能发生变化.
有关对特定设备或平台的支持,请参见最新的协议栈版本说明.
表7:MiWi星型网络无线协议基本协议栈对PIC18存储器的要求配置程序存储器(字节)RAM(字节)目标小型协议栈大小<6K100+接收缓冲区大小+发送缓冲区大小+(9*星型连接大小)+(4*星型连接大小)+50字节(全局变量)表8:MiWi星型网络无线协议栈功能对PIC18存储器的要求(1)配置额外的程序存储器(字节)额外的RAM(字节)使能休眠1860使能安全功能2,07054使能周期性连接表共享3006使能链路状态70222使能主动扫描1,07069使能能量扫描4000使能间接报文950间接报文大小*发送缓冲区大小使能带广播功能的间接报文1,228间接报文大小*发送缓冲区大小注1:这些要求适用于PIC18系列单片机.
该协议栈还支持PIC24、dsPIC33和PIC32单片机,但是这些器件的要求可能会有所不同.
这些要求适用于该协议栈的初始版本,可能发生变化.
有关对特定设备或平台的支持,请参见最新的协议栈版本说明.
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DS00001204C_CN第17页AN1204结论对于需要星型拓扑或点对点拓扑的无线应用而言,MiWiP2P无线协议是一个很好的解决方案.
该协议栈拥有IEEE802.
15.
4规范的所有优势,可为P2P和星型网络通信提供一种简单可靠的解决方案.
如果应用比较复杂,可以考虑MicrochipMiWi网状网络无线协议栈,因为它支持具有更多活动节点和报文路程段的实际网络.
参考文献"WirelessMediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)SpecificationsforLowRateWirelessPersonalAreaNetworks(WPANs)",IEEEStd802.
15.
4-2003,NewYork:IEEE,2003.
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15.
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AN1284《Microchip无线(MiWi)应用程序编程接口——MiApp》(DS01284A_CN),YifengYang、PradeepShamanna、DerrickLattibeaudiere和VivekAnchalia,MicrochipTechnologyInc.
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附录A:MiWiP2P和星型无线网络协议栈的源代码Microchip应用程序库(MLA)中包含本应用笔记中提及的所有软件.
可以从以下Microchip网站下载MLA套件/存档文件:www.
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软件许可协议MicrochipTechnologyIncorporated(以下简称"本公司")在此提供的软件只面向本公司客户,并只用于本公司生产的产品.
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DS00001204C_CN第19页AN1204版本历史版本A(2008年5月)本文档的初始版本.
版本B(2010年7月)此版本包括以下更新:更新了以下部分:-简介-MiWiP2P无线协议的特性-符合IEEE802.
15.
4标准的收发器的报文格式-参考文献更新了图8.
更新了表3.
还对整篇文档进行了少量的文字和格式修改.
版本C(2017年8月)增加了以下部分:-报文传递类型-MiWi星型网络协议概述-MiWi星型网络无线协议中的握手更新了以下部分:-协议特性-MiWi星型网络无线协议的特性增加了表4、表7和表8.
更新了表1和表3.
增加了图14.
更新了图3.
更新了公式1.
对整篇文档进行了少量的文字和格式修改.
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注:2021MicrochipTechnologyInc.
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