內容提要
《短距離無線數據通信入門與實戰》本書分別以目前世界上廣泛套用的8051核心無線片上系統(SoC)NRF9E5、NRF24E1、CCl010以及無線晶片NRF905、CCll00為中心，介紹無線通信和無線網路的原理和實戰。本書重點不是講解無線通信的原理，而是實戰，即自己動手進行無線通信和無線網路的項目試驗。
本書從自己動手搭建一個無線開發系統開始．從點到點、點到多點，到網狀無線網路(中間穿插介紹無線通信和無線網路的相關關鍵技術FDMA、TDMA、CSMA、FHSS等)，循序漸進，使對無線通信和無線網路完全不熟悉的電子工程師能夠輕鬆上路，理解無線通信的原理，體驗無線網路的奧秘。本書成功地將複雜的無線通信原理和無線網路原理轉變為一個純粹的軟體開發過程——一切都變成了一段段用C51編寫的源程式。
本書可作為高等院校的計算機、電子、自動化及無線課程的教材，也適合廣大從事單片機、無線套用、自動化控制及無線感測等工作的工程技術人員作為學習、參考用書。
前言
駕馭無線——電子工程師們的必修課本書是專為廣大無線電、電子愛好者，電子工程師，單片機工程師，電子、計算機相關專業的學生們提供的一本無線通信方面的實用書籍。
成都無線龍通訊科技有限公司調動了公司內部的優秀人才和技術資源，完成了本書的寫作，因此本書是該公司全體科技人員、工程師集體智慧的結晶。
本書的重點不是講無線通信的原理，因為任何對無線技術感興趣的電子工程師、電子愛好者、學生、教師都可以非常方便地通過網際網路查詢、搜尋、閱讀到這方面的知識，而且有大量國內外的教材可參考。
《短距離無線數據通信入門與實戰》的重點是實戰，即自己動手進行無線通信和無線網路的項目試驗。通過親自動手，體驗什麼是無線通信，什麼是無線網路，如何進行無線通信，如何自己動手組建一個低成本、高效率的無線網路……
本書從自己動手搭建一個無線開發系統開始。從點到點，點到多點，到網狀無線網路(中間穿插介紹無線通信和無線網路的相關關鍵技術FDMA、TDMA、CSMA、FHSS等)，循序漸進，使對無線通信和無線網路完全不熟悉的電子工程師，能夠輕鬆上路，理解無線通信的原理，體驗無線網路的奧秘。當讀者全部完成這些試驗後，也許會大大鬆一口氣——“無線通信和無線網路原來如此簡單”，這時我們的目的就達到了。
本書的另一個主要特點是，讀者只要能讀懂相關C語言程式代碼，就可以輕鬆地熟悉所需要的無線通信和無線網路功能。成都無線龍通訊科技有限公司的工程師開發了本書全部試驗用的C51原始碼，並在相關無線模組上經過了實際無線通信和網路測試，讀者可以在這些原始碼上進行裁剪——修改和增加可能的套用。
將複雜的無線通信和無線網路的開發轉變為C語言的軟體開發，正是初學者快速進入無線通信的關鍵，也是未來無線通信和無線網路技術發展的關鍵。其實，當完全理解本書的各個試驗後，讀者所掌握的無線通信和無線網路方面的實際能力就已經達到了較高的水平。在這個基礎上，應該可以在工作中輕鬆地使用相關無線技術。當然這不僅僅是一個學習無線通信的過程，也是豐富用C51開發單片機的經驗的過程。
成都無線龍通訊科技有限公司(http://www.c51rf.com)將提供與該書配套的、專門針對個人用戶使用的經濟型C51RF4無線單片機開發系統和最新的C51RFS3100/8051無線晶片開發系統。這些無線開發系統包括了本書全部試驗所需要的除KEILC51以外的所有軟、硬體開發環境。
C51RF4無線單片機開發系統全套包括兩個基本無線模組、一個無線單片機仿真器、一個直流電源、RS232電纜、例子程式原始碼、使用說明手冊。讀者僅僅採用這套經濟型開發裝置，連線家裡的計算機，就可以完成本書大部分的試驗。
其中部分無線實驗，還可以選擇採用C51RFS3100/S3000來完成。這又是一套針對個人學習無線晶片開發而設計的學習、實驗開發平台。
本書各章附有練習題，讀者可以使用開發系統和模組完成相關習題，並對照所附答案。學習的目的在於套用，所以該書每章習題前的一節，都是一個相關的無線套用實際項目實例，讓讀者具體實踐，以加深了解。
本書已經包括的套用實驗項目有無線雙向遙控器、長距離RFID系統、家庭安全監視系統、無線感測器、溫度遠程監控、無線RF232、無線網路病區監視，目的是讓讀者將學習的相關無線知識和實際無線套用系統相結合，了解實際無線套用系統設計的原理和技術關鍵。
自己動手，體驗無線，是目前國內嵌入式電子技術學習的弱項。成都無線龍通訊科技有限公司推出本書和配套的開發工具，是希望能提供給廣大讀者一個低價格的無線技術學習的解決方案。而只有動手實踐，才能真正理解無線通信和無線網路的基本原理，掌握無線通信和無線網路技術。
今天的世界，已經是無線的世界，未來的世界，更是無線的天下，而掌握無線通信和無線網路技術，應是每個電子工程師的必修課，刻不容緩。但對許多電子工程師而言，無線網路和無線通信好像總蒙著一層神秘的面紗，那么多複雜的公式，那么多複雜的電路，而高頻的無線電波還看不見、摸不著，等等。《短距離無線數據通信入門與實戰》和配套的無線開發工具，正是要像一把利劍，通過自己的動手實踐，揭開這神秘的面紗，讓讀者一窺無線通信和無線網路的真實面目，駕馭無線通信的技術，在無線網路上自由飛翔。
一本書再好，也只是一個入門，一個基礎，一個起點。從這本書出發，可以容易地繼續攀登無線開發設計的高峰，學習藍牙技術、802.11無線網路、802.15.4低功耗網路、HomeRF技術等。這是因為這些無線通信和無線網路基本技術的基本原理，都已經包括在本書的文字和試驗之中了。
全書由李文仲、段朝玉負責規劃、審核和統稿。參與本書編寫及相關工作的主要人員有崔亞遠、林濤、周恆、王明宇、康凱、李欣蘭、袁圓等。
最後，要特別感謝北京航空航天大學出版社的全力支持，如果沒有他們的努力和辛勤勞動，這本書不會這樣快出版。
由於時間倉促，作者水平有限，書中難免存在不足之處，歡迎廣大讀者批評指正。
作者
2006年8月於成都
目錄
第1章無線通信和無線網路基礎
1.1嵌入式無線通信和無線網路廣闊的套用前景
1.1.1家庭安全系統
1.1.2街頭停車收費系統
1.1.3無線讀表系統
1.1.4輪胎壓力監視系統
1.1.5貨物跟蹤管理系統
1.1.6農作物環境監測系統
1.1.7其他套用
1.2無線通信的頻譜和ISM開放頻帶
1.3典型的無線通信系統
1.3.1典型的長距離無線通信系統
1.3.2短距離無線通信系統
1.4典型的無線網路結構和原理
1.4.1乙太網結構
1.4.2無線網路結構
1.4.3短距離無線數據通信網路的各種國際標準簡介
1.5習題和答案
第2章8051無線片上系統(無線SoC)簡介
2.18051核心微控制器
2.2最新的無線收發晶片介紹
2.2.1NordicNRF905無線數據通信收發晶片
2.2.2NordicNRF2401無線數據通信收發晶片
2.38051十無線收發晶片的無線片上系統(SoC)
2.3.1CC1010無線單片機
2.3.2NRF9E5無線單片機
2.3.3NRF24E1無線單片機
2.3.4其他8051核心的無線單片機
2.4習題和答案
第3章建立自己的無線開發平台
3.1安裝C51RF-4無線(SoC)開發系統
3.1.1開發系統硬體平台搭建
3.1.2軟體編譯/調試平台安裝
3.1.3安裝無線龍通訊開發下載軟體
3.2設定C51RF-4線上DEBuG環境和參數
3.3目標模組NRF24E1/NRF9E5的硬體測試
3.4習題和答案
第4章邁進短距離無線數據通信門坎
4.1無線數據通信門坎——點到點無線通信
4.2點到點無線通信的實現——軟硬準備
4.3點到點無線數據通信的初始化及關鍵函式
4.3.1NRF9E5模組初始化程式
4.3.2其他重要功能函式
4.3.3逾時退出的實現
4.3.4NRF9E5傳送和接收函式
4.4傳送/接收數據包裝格式
4.5點到點無線通信C51原始碼
4.5.1接收部分
4.5.2傳送部分
4.6觀察無線通信的實際效果
4.6.1傳送模組連線到C51RF-4開發系統下載程式
4.6.2傳送模組獨立開始工作
4.6.3接收模組連線到C51RF-4開發系統
4.7套用：雙向無線遙控器
4.8習題和答案
第5章巧用頻率資源
5.1無線頻率分割原理
5.2FDMA實驗的模組和軟體準備
5.3FDMA點到多點無線通信總體結構
5.4點到多點通信C51原始碼
5.4.1數據包長度變化
5.4.2增加一個頻道改變函式
5.4.3接收程式流程圖
5.4.4接收程式原始碼
5.4.5傳送程式流程圖
5.4.6傳送程式原始碼
5.5觀察FDMA無線通信的實際效果
5.5.1傳送模組連線到C51RF-4開發系統下載程式
5.5.2傳送模組獨立工作
5.5.3接收模組連線到C51RF-4開發系統
5.6套用：無線溫度感測器
5.7習題和答案
第6章時間區分避免多節點無線通信衝突
6.1時分多址原理
6.2模組和軟體的準備
6.3TDMA點到多點無線通信的實驗結構
6.4時分多址C51原始碼
6.4.1TDMA接收主機流程圖
6.4.2TDMA接收主機原始碼
6.4.3TDMA傳送節點流程圖
6.4.4TDMA傳送節點原始碼
6.5通過仿真觀察無線通信的實際效果
6.5.1系統連線以及程式下載
6.5.2節點模組獨立開始工作
6.5.3接收模組連線到C51RF-4開發系統
6.6套用：長距離RFID系統
6.7習題和答案
第7章更智慧型地提高無線通信防衝突的效率
7.1載波監聽原理
7.2實驗器材的準備
7.3傳送/接收數據包格式
7.4載波監聽C51原始碼
7.4.1主機程式解析
7.4.2節點程式解析
7.5觀察無線通信的實際效果
7.6套用：雙向家庭安全系統無線感測器
7.7習題和答案
第8章跳頻通信——在無線通信中抗干擾
8.1跳頻無線通信的概念
8.2實現無線跳頻通信的技術關鍵
8.3無線跳頻的軟體實現
8.4FHSS通信C51原始碼
8.4.1FHSS主機通信的實現
8.4.2FHSS分機(節點)設計實現
8.5觀察無線跳頻通信的實際效果
8.6套用：工業控制開關量傳送系統
8.7習題和答案
第9章實現具有自組織、自管理功能的無線數據網路
9.1無線網路的硬體組成
9.2網路通信協定的組成及詳解
9.3自組織、自管理功能的無線數據網路C51原始碼
9.3.1網路同步時段
9.3.2廣播信號時段
9.3.3加入/退出網路時段
9.3.4網路維持及數據交換申請時段
9.3.5點到點數據交換時段
9.3.6其他重要的程式
9.3.7主程式
9.4觀察無線網路通信的實際效果
9.5套用：病區無線監控系統
9.5.1電路原理
9.5.2網路主要程式介紹
9.6習題和答案
參考文獻
