优于zigbee的最新无线自组网多跳传输方案

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1、深联创新DL-LN3X系列2.4G自组网无线通信模块DL-LN3X系列2.4G自组网无线通信模块DL-LN3X系列模块是深联创新新晋推出的无线通信模块，该模块专为需要自动组网多跳传输的应用场合设计。 相对于其他常见的自组网无线通信解决方案，本方案更加灵活、可靠，可长期稳定工作；用户可以抛开复杂的协议 栈和芯片手册，只需要掌握简单的串口通讯便可驾驭无线多跳传输。产品特性定向扩散型自组网协议模块上电后会自动组成多跳网状网络，完全不需要用户干预。每个模块都可以给网络中任意一个节点发送数据。带有确认传输功能，无线传输使用CRC校验，最多重传15次。网络中任何节点故障不影响整个网络的运行，具有很强的抗毁

2、性。最大可支持130个模块组成网络，模块地址可通过程序进行修改。 单个包长可达63字节，带有数据包缓冲机制。用户接口简单易学使用uart作为交互接口，波特率可调使用长度可变的包传输数据，使用安全的数据分包协议支持端口分割机制程序工作稳定操作系统基于线程切片，工作稳定。使用内存池代替栈完成动态内存分配，长期工作不产生内存碎片。带有指示灯模块带有收/发包指示灯，可以选择开启或关闭。模块带有定位指示灯，可以远程点亮，方便寻找。产品选型DL-LN33使用印版天线可视距离通信单跳70m。DL-LN32使用IPEX接口可视距离通信单跳100m。DL-LN32P使用IPEX接口，并板载无线功放可视距离通信单

3、跳500m。1 组网1.1组网通信概述DL-LN3X模块是一种自组网多跳无线通信模块。模块无线频率为2.4GHz2.45GHz，属于全球免费的无线频段。该模块工作时，会与周围的模块自动组成一个无线多跳网络，此网络为对等网络，不需要中心节点，网络包含 以下可配置参数：表格1-1模块网络参数参数说明取值要求地址用于区分冋一个网络中不冋模块的身份标识。取值范围为OxOOO1Oxfffe，同一个网络中的模块 地址必须不相同。信道与 IEEE802.15.4 致的，模块将 2.4GHz2.45GHz 之间的频率划分为16个信道，每个模块可工作在其中一个信道上，信道不同的模块不会互相干扰。取值范围为OxO

4、BOx1A，同一个网络中的模块信 道必须相同。网络ID用于区分冋一个信道可能存在的多个不相冋的网络。 信道相同，网络ID不同的模块不会互相通信，但同 时工作时通信速率会变慢。取值范围为OxOOO1Oxfffe，同一个网络中的模块 网络ID必须相同。这些参数的配置将在 3.3节进行说明。将多个DL-LN3X模块配置成地址不相同，信道和网络ID相同的状态，模块将组成一个网络。微控制器（MCU ）或者电脑通过 Uart告诉模块目标地址和待发送的数据，模块会通过网络选择最优的路径，将信息传输给目 标模块，而目标模块将通过Uart输出源地址和上述的数据。DL-LN3X模块使用定向扩散协议寻找路由，这种路

5、由算法会记录网络的状态，每个节点平均可记录130个目标节点的路由，在网络建立后传输速度和传输延时可到达最优。但这种算法网络建立较慢，在节点刚刚启动时，网络 需要15分钟的时间重新生成路由，在这段时间内网络使用洪泛路由进行数据通信，此时网络的传输速度较慢。1.2网络性能表格1-2网络性能参数意义值最大节点数一个可正常工作的网络可以容纳的 模块数量。典型值为130，当网络趋向于密集时，最大节点数 减小，最小值为96。取大包长度每个包的最大长度（包含端口的地 址信息）。63Byte。传输容量只有一个节点发送数据时的最大发 送速率。因为发送包的路由信息会占用一定的带宽，每个包的长度 越长，发送效率越高

6、。每个包包含 3Byte数据时，2400Bit/s。每个包包含 30Byte数据时，10KBit/s。最大跳数包传输的最多跳数。15跳。丢包重传次数最多15次，网络负载咼时，最少 5次。无线电速率无线传输信号的速度。250KBit/s。空中延时一个包开始输入模块到传输后从另 一个模块输出的时间。节点间为单跳，小于 10mS。无线电频率2.4GHz2.45GHz。无线发送功率无线发送信号的功率4.5dBm3 / 16深联创新DL-LN3X系列2.4G自组网无线通信模块2 Uart通信协议2.1 Uart 参数DL-LN3X模块使用Uart接口作为数据交互接口，接口的参数如下：数据位8位起始位1位

7、停止位1位校验位无校验Uart接口的波特率可以被用户设置为以下值：2400 4800 9600 14400 19200 28800 38400 57600 115200 230400 125000 250000 500000几乎任何单片机的 Uart输出都可以和 DL-LN3X模块的Uart进行通讯，电脑串口则可以使用MAX3232芯片转换为Uart与DL-LN3X 进行通信。2.2包分割在通信过程中，最常见的场合是单片机通过Uart告诉模块这样的信息：“将数据00 AE 13 33 发往地址为0003的模块，目标端口为90，源端口为91。”对于单片机，需要将这些信息整理成一个包，通过Uart

8、发给模块：FE 08 91 90 03 00 00 AE 13 33 FF此包的说明如下表：表格2-1Uart包结构定义信息名长度说明举例包头2byte包头由FE和包的长度组成，长度为包的数据长度加4。FE 08源端口号1byte包的源端口号。91目的端口号1byte包的目的端口号。90远程地址2byte远程模块的地址，当发送数据给模块时，远程地址为目标模块的地址， 目标地址为0x0000表示此包发给本模块，目标地址为0xFFFF的包会被发往本网络中的所有节点。当从模块接收数据时，远程地址是数据的源 地址。03 00数据可变想要传输的数据。00 AE 13 33包尾1byte固定为FF表示一个

9、包传输完成。FF远程地址长度为2byte，使用小端模式进行传输，即先传输低8位，再传输高8位。传输过程中如果遇到数据部分、地址或者端口号中出现FF,则使用FE FD来代替；如果出现 FE则用FE FC来代替。以免传输过程中出现的包头和包尾，使接收方误判断。在传输中这种替换称为“转义”。包长度不会受到转义的影响，例如发送的数据为09 FF时，替换为09 FE FD，但包头中的数据长度仍然按照2+4来计算，这样，发送的包如下：FE 06 91 90 03 00 09 FE FD FF虽然一共传输了 7个字节，但包长为 6。如果地址、端口号中出现了FF、FE也需要进行转义。2.3 端口DL-LN3X

10、模块设计了端口的概念，接收方收到一个包时，会根据包的端口号，选择对应的程序处理包。端口号的取值范围是 OxOOOxFF，其中0x000x7F端口由模块内部程序占用，0x800xFF端口开放给 Uart连接的MCU或者电脑。当MCU给一个模块发送数据时，如果源端口号填写了小于0x80的值，则包无法发出；如果目的端口号填写了小于0x80的值，接收方模块的内部程序将处理这个包并执行相关的动作，而不是从Uart发出这个包。例如发送这个包：FE 05 91 20 03 00 0A FF则会让地址为03 00的模块自带的红灯点亮 1秒，而他的Uart不会输出数据。模块的内部端口大部分用于调试设计，也有一部

11、分开放给用户，这些端口将在第3章说明。2.4通信举例2.4.1 一个节点给另一个节点发送数据例如将多个节点组成如下网络，在本文中节点特指PC或MCU和DL-LN3X模块组成的硬件设备。MCU采集到温湿度为温度 23C，湿度60%则无线传输的数据是 0x17, 0x3C。节点和电脑都使用 A0端口传输温度，A1端口传输湿度，MCU已知连接电脑的模块地址为0X000F,则MCU发给模块的数据为：FE 05 A0 A0 0F 00 17 FF FE 05 A1 A1 0F 00 3C FF贝U电脑串口收到的数据为：FE 05 A0 A0 01 00 17 FF FE 05 A1 A1 01 00 3

12、C FF电脑串口收到的数据中远程地址被替换为了源节点的地址。2.4.2 一个节点给另一个节点的内部端口发送数据这里仍然使用2.4.1节中的网络。需要寻找地址为 0x0002的节点时，PC命令此模块的红灯点亮 5秒，贝U PC发送：FE 05 A3 20 02 00 32 FF可以看到地址为 0x0002的模块红灯点亮 5秒。2.4.3 一个节点给自己的内部端口发送数据模块可以给自己的端口发送数据。这一部分在3.3.5节有更详细的说明。2.4.4 不推荐的数据传输情况这里仍然使用2.4.1节中的网络，不推荐的传输情况有以下两种。1. 模块使用小于80的端口号作为源端口号，例如模块发送FE 05

13、20 20 02 00 32 FF则模块会收到一个 端口号错误报告包：FE 06 22 20 02 00 E0 20 FF,实际上，模块不会传送任何数据，所以这样的传输是不推荐的。FE 052. 模块给自己的某个端口传输数据。例如地址为OxOOOF的节点，传输数据给自己的80端口，模块发送81 80 0F 00 32 FF，则自己会收到 FE 05 81 80 0F 00 32 FF，节点的单片机自己给自己传输了一条数据，这: 然是不必要的，所以这样的传输是不推荐的。6 / 16深联创新DL-LN3X系列2.4G自组网无线通信模块3模块内部端口3.1概述这一节将介绍一些模块内部已经规定的端口，

14、包括这些端口可以接受的包，以及这些这些端口会发出的包。在 对包进行说明时，本文将仅对数据部分进行说明，有关包结构的部分将不再说明。例如：表格3-1包结构举例数据长度意义命令1Byte必须为0x12，新网络ID2Byte想要设置的新网络ID值，新网络ID必须合法。此包是一个端口 21可以接受的包，则实际通过Uart发出的数据是：FE 07 91 21 00 00 12 98 88 FF其中91可以是任意端口号，00 00是目标地址，12为命令，98 99为新网络ID。关于这个包的构成请参考 2章。3.2红灯闪烁控制端口端口 0x20用于控制模块的红色 LED点亮，发送此包可以使模块的红色LED点

15、亮一定时间。此端口可接收以下包：表格3-2点亮LED包数据长度意义时延1Byte红色LED点亮的时间=此参数 x 100ms发送这个数据给此模块可以点亮红色LED，用户既可以给本地模块发送这个包，也可以给远程模块发送这个包。这一功能用于测试一个指定地址的模块是否包含在网络中，如果想从许多节点中迅速找到某个特定地址的节 点，也可以使用此功能。3.3基本信息管理端口端口 0x21用于配置模块的基本参数，包括地址，网络ID，信道和波特率。此端口只接受远程地址填写0x0000的包，因此，这些信息的读取和修改只能通过本模块的Uart进行，不能远程操作。3.3.1读取信息表格3-3读取信息包数据长度意义命

16、令1Byte必须为以下值中的一个：0x01读取地址；0x02读取网络ID ;0x03读取信道编号；0x04读取Uart的波特率。发送这个数据后，模块会根据修改的内容返回一个返回地址包、返回网络ID包、返回信道包或者返回波特率包。这些包将会携带对应的配置信息。3.3.2 设置信息表格3-4设置地址包数据长度意义命令IByte必须为0x11，新地址2Byte想要设置的新地址值，新地址必须合法发送这个数据后，模块的地址将被修改为新地址给定的值，除非此值不合法。操作完成后，此端口会返回一个响应包。表格3-5设置网络ID包数据长度意义命令1Byte必须为0x12，新网络ID2Byte想要设置的新网络ID

17、值，新网络ID必须合法。发送这个数据后，模块的网络ID将被修改为新网络ID给定的值，除非此值不合法。操作完成后，此端口会返回一个响应包。表格3-6设置信道包数据长度意义命令1Byte必须为0x13，新信道1Byte想要设置的新信道值，新网络信道必须合法。发送这个数据后，模块的网络ID将被修改为新网络ID给定的值，除非此值不合法。操作完成后，此端口会返回一个响应包。表格3-7设置波特率包数据长度意义命令1Byte必须为0x14，新波特率1Byte想要设置的新波特率读数，此读数和实际波特率的关系可参照表格3-14波特率-读数对照表。发送这个数据后，模块的波特率将被修改为新的的值，除非此值不合法。操

18、作完成后，此端口会返回一个响应包。设置信息包包含设置地址，设置网络ID，设置波特率，设置信道四种。这些设置信息在更新以后，不会立即执行，模块会使用原有的参数继续工作，此时如果希望写入的参数生效，则需发送重启命令包给模块。在设置地址信息且没有发送重启命令的情况下，如果模块断电后再次启动，设置的信息也将丢失。一旦设置这些信息并发送重启命令包，这些信息不会因为断电和任何形式的复位丢失。表格3-8重启命令包数据长度意义命令1Byte必须为0x10更新信息并重启；3.3.3此端口回复的包表格3-9响应包数据长度意义响应类型1Byte响应类型可能是以下子节中的一个：0x00操作完成0xF0此端口禁止远程访

19、冋，如果被远程访冋，则返回此响应。0xF8命令错误0xF9包的长度与命令要求的不相符0xFA包的值不可用，例如信道设置包中的信道大于1A，波特率使用未定义的数字，地址使用0x0000 或 0xFFFF,或者网络 ID 使用 0x0000 或 0xFFFR表格3-10返回地址包数据长度意义命令1Byte必须为0x21 ,地址2Byte当前地址，如果节点曾经收到过设置信息包，并且没有进行更新，则此处返回最新设置的值。表格3-11返回网络ID包数据长度意义命令1Byte必须为0x22 ,网络ID2Byte当前网络ID，如果节点曾经收到过设置信息包，并且没有进行更新，则此处返回最新 设置的值。表格3-

20、12返回信道包数据长度意义命令1Byte必须为0x23 ,信道1Byte当前信道，如果节点曾经收到过设置信息包，并且没有进行更新，则此处返回最新设 置的值。表格3-13返回波特率包数据长度意义命令1Byte必须为0x24 ,波特率1Byte当前波特率，如果节点曾经收到过设置信息包，并且没有进行更新，则此处返回最新 设置的波特率读数，此读数和实际波特率的关系可参照表格3-14波特率-读数对照表。表格3-14波特率-读数对照表波特率读数波特率读数24000x00576000x0748000x011152000x0896000x022304000x09144000x031250000x0A19200

21、0x042500000x0B288000x055000000x0C384000x063.3.4错误报告端口用户不能向这个端口发送数据，当用户发送数据使用不合法的地址时，这个端口会发送错误报告包:表格3-15端口号错误报告包数据长度意义错误类型1Byte必须为0xe0，异常端口1Byte用户使用的不合法的端口号。3.3.5 设置说明这一节将举例说明如何设置DL- LN系列模块如果不知道模块配置的波特率，可以将BaudReset引脚连接到GND，这样便可以使用 9600波特率对模块进行配置。首先读取模块现在的设置信息，当然，如果不关心当前模块的信息也可以不进行读取。 可发送的信息见下表：表格3-1

22、6读取信息包发送信息收到信息意义FE 05 90 21 00 00 01 FFFE 07 21 90 00 00 21 0F 00 FF此命令读取模块的地址，模块返回一个返回地址包，带有下划线的数据为模块的地址：0x000F。FE 05 90 21 00 00 02 FFFE 07 21 90 00 00 22 88 19 FF此命令读取模块的网络ID，模块返回一个 返回网络ID包，带有下划线的数据为网络ID: 0x1988。FE 05 90 21 00 00 03 FFFE 06 21 90 00 00 23 0E FF此命令读取模块的信道，模块返回一个返回信道包，带有下划线的数据为模块的信

23、道，信道为0x0F。FE 05 90 21 00 00 04 FFFE 06 21 90 00 00 24 08 EE此命令读取模块的波特率，模块返回一个返回波特率包,带有下划线的数据为模块的波特率读数，0x08参照表格3-14波特率-读数对照表，模块的波特率为115200。请注意，只有使用 0x0000作为目标地址才能与 21端口进行通信，0x0000即模块的本地地址。 然后写入待配置的信息。表格3-17设置信息包发送信息意义FE 07 90 21 00 00 11 1F 00 FF将地址配置为0X001F。带有下划线的部分为配置的目标地址，地址不能配置为0x0000 和 0xFFFFFE

24、07 90 21 00 00 12 91 19 FF将网络ID配置为0x1991。带有下划线的部分为配置的目标网络ID，网络ID不能配置为0xFFFFFE 06 90 21 00 00 13 12 FF将信道配置为0x12信道。带有下划线的部分为配置的目标信道，信道的范围是0x0B 到 0x1A。FE 06 90 21 00 00 14 02 FF将波特率配置为9600。参照表格3-14波特率-读数对照表，9600对应的波特率读 数为02,即带有下划线的数据。向模块发送配置命令后，模块会返回FE 05 21 90 00 00 00 FF,表示配置完成，返回信息会指示发包的错误，错误信息详见响应

25、包。最后如果配置信息确认无误，向模块发送FE 05 90 21 00 00 10 FF，模块会进行重启，然后使用新的参数进行工作。13 / 16深联创新DL-LN3X系列2.4G自组网无线通信模块4 电气特性表格4-1DL-LN33电气参数参数意义值工作电压模块工作时的供电电压2.5V3.6V，典型值为 3.3V工作电流模块工作时消耗的电流小于30mA无线发送功率无线电的发送功率4.5dBm表格4-2DL-LN32电气参数参数意义值工作电压模块工作时的供电电压2.5V3.6V，典型值为 3.3V工作电流模块工作时消耗的电流小于30mA无线发送功率无线电的发送功率4.5dBm表格4-3DL-LN

26、32P电气参数参数意义值工作电压模块工作时的供电电压2.5V3.6V:典型值为 3.3V工作电流模块工作时消耗的电流小于55mA无线发送功率无线电的发送功率20dBm14 / 16深联创新DL-LN3X系列2.4G自组网无线通信模块5引脚配置DL-LN33/ DL-LN32/ DL-LN32P 模块使用相同的引脚配置，这些模块都设计成了邮票孔电路板的形状，弓I脚配置 如下图：表格5-1管脚定义引脚名称管脚位置意义NoUsed1,2,10,11,13未使用，请保持悬空（悬空指的是不与任何电路相连）TestMode3测试模式，当悬空时工作在正常模式，接地则工作在测试模式下。用户使用时请悬空。Tes

27、tTx4在测试模式下输出测试信息，用户使用时请悬空。TestRx5在测试模式下输入测试信息，用户使用时请悬空。Gnd6,9,16接地Vcc7,8接电源BaudReset12如果先将此管脚接地，再启动模块，模块将强制使用115200默认波特率进行工作。在此模式下可以读取或设置模块的波特率，读取到的波特率为模块先前设置的波特率，而 非115200;如果没有进行波特率设置再次重启模块后，模块将使用先前设置的波特率进 行工作。Tx14模块的Uart输出Rx15模块的Uart输入6封装信息6.1 DL-LN33 封装IB.OO6.2 DL-LN32 封装,7018D016 / 16深联创新DL-LN3X

28、系列2.4G自组网无线通信模块17 / 16深联创新DL-LN3X系列2.4G自组网无线通信模块6.3 DL-LN32P 封装# / 16深联创新DL-LN3X系列2.4G自组网无线通信模块7硬件设计参考7.1 PCB设计注意事项PCB设计需要注意以下几点：1. 必须将模块的电源管脚都连接到电源，地线都连接到地线。2. 模块的电源管脚外最好就近接100nF的滤波电容。3. 必须将模块的所有未使用管脚都悬空。4. 将模块背面的电路板请涂满丝印，以防止短路。5. 模块的天线下面不能有任何走线或铺铜，不论正面还是背面。6. 模块的下载线接口背面有漏铜，此处电路板的正面不能有任何走线或铺铜，否则可能引起短路。7. DL-LN33和D1-LN32的印版天线应靠近电路板的边缘，这样布线会比较简单，并且天线的信号会更好。7.2结构设计注意事项结构设计需要考虑以下几点：1. 天线不应被包含在金属外壳或金属网中，以免信号被屏蔽。2. 天线附近应尽量避免出现金属螺丝等物体，以免影响通信距离。3. 天线应安排在产品的外侧，例如产品摆放在地面时，天线应尽量靠上；产品安装在墙壁上时，天线应尽量墙面。18 / 16