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如圖3.2所示，右是WAP200B無線通訊模塊的實物圖、左側是WAP200B無線通訊模塊的引腳示意圖，以下是關于WAP200B無線通訊模塊引腳的具體說明。
VCC_CPU ：MCU 電源輸入， DC3.0-3.6V。
/SET：配置或者正常工作模式選擇信號輸入，低電平將使WAP200B進入配置模式，此時串口的數據將被視為配置指令而不會被傳送出去。
TXD：串口數據從 WAP200B 輸出， 3.3V/5V 兼容 TTL邏輯電平。
RXD：串口輸入到 WAP200B， 3.3V/5V 兼容 TTL邏輯電平。
/RESET：復位信號輸入，低電平將使 WAP200B 復位，復位脈沖低電平寬度至少需要10uS。
GND：公共地。
VCC_RF：RF 短路電源， DC3.0-3.6V。
VCC_PA：RF 功放電源， DC2.2-12V。
ANTENNA：天線接口，50 歐姆阻抗。
圖3.2數傳模塊引腳示意圖
3.1.5 WAP200B
無線數傳模塊通訊協(xié)議

無線數傳模塊提供了1個9針的RS232串口。用戶可用的是2、3、4、5四個接口。其中，2、3是數據的收發(fā)端；4是參數配置使能端（高電平時無線數傳模塊進入參數配置模式）。5是信號的接地端。
波特率：1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200bps。
串口模式：N、8、1； N、8、2； E、8、1； O、8、1。
在實現無線數據通訊時兩個模塊之間的通訊協(xié)議必須是一致才能正常的傳輸數據，否則會出現數據格式的不正確和亂碼。例如使用波特率為1200bps傳輸數據，但是使用波特率為2400bps接收數據，這樣雖然有數據的收發(fā)，WAP200B無線數傳模塊的信號接收端指示燈亮，但是接收的和傳輸的數據處理機制不同，仍然接收不到正確的數據，所以要正常通訊的前提條件就是要有一致的串口通訊協(xié)議。
在不同的設備之間除了要有一致的通訊協(xié)議，還需要數據即時傳輸。否則數據發(fā)送之后，過了很長一段時間才收到，這些數據就失意義。
3.2 WAP200B無線數傳模塊技術參數及配置方式

WAP200B無線數傳模塊工作電壓：DC3.0-3.6V（V_PA 可以到＋12V）。工作溫度范圍：-20℃

－＋65℃。外形尺寸：40×20×7 mm（金屬屏蔽殼尺寸）。模塊的接口是3.3V/5V 兼容 TTL 接口。詳細基本技術參數見表3.1所示。

PA_SET=0xFF 
CH_SET=0x27 (434.026MHz) 
Bode_SET＝0x07   115200bps 
UART_Mode=0x00  N81 
Scan_Mode=0x00（自動跳頻關閉） 
Group_Set=0x08（第8 組頻道，418.520/426.419/434.318/442.745MHz）
串口波特率：115200bps，工作于39頻道，頻率434.026MHz，串口模式：校驗位N，8位數據位，1位停止位；自動跳頻關閉，功率為19.5dbm。
3.2.3
參數配置方式

（1）軟件配置方式
通過大量實驗，發(fā)現無線數傳模塊在發(fā)送數據時使用的串口通訊軟件必須有一項是修改DTR的值，否則數據無法發(fā)送出去，而會被認為是參數配置數據；而參數配置又有一定的握手指令，所以數據傳輸到WAP200B無線數傳模塊是沒有任何意義的。應用VB編寫串口通訊程序時，由于不定義DTR的值，那么DTR的值為默認的True，數據不能發(fā)送出去，而只會認為是參數配置數據。所以編程時直接定義DTR的值為False，再創(chuàng)建一個修改DTR值的選項，用于在參數配置的時候使用。當通上電，由于軟件設置了DTR的初值為False，所以WAP200B無線數傳模塊的參數設置功能就會失效，參數設置紅燈滅，數據通過WAP200B無線數傳模塊正常發(fā)送。如果需要設置參數，只需用鼠標點擊串口通訊軟件DTR值的修改選項即可，再下發(fā)相應的參數設置數據即可。
（2）硬件配置方式
要使得無線數傳模塊進入參數配置模式，就是令無線數傳模塊DTR的值為高電平，所以需要參數配置的時候將連接DTR的接線（RS232串口的4接口）接在高電平上。因此可以用一個開關將無線數傳模塊串口的4接口連接到高電平上，通過開關來控制參數的設置。
參數設置的命令格式如下：
用戶下發(fā)：0xAA＋Command＋Data0+Data1＋0xBB
WAP200B應答：0xAA＋0x4F

＋PA_Now＋CH_Now＋RSSI_Now＋0xBB

3.2.4
參數修改命令

WAP200B無線數傳模塊的參數修改說明如下：
0x40+任意值+任意值：握手指令 
0x41+0x5A+0xA5

：模組待機，待機后需要/RST引腳低電平脈沖來喚醒。                                          

0x42+任意值+CH_Now：在線配置模組當前工作頻道，參數掉電不保存。
0x43+ PA_Now+任意值：在線配置模組當前發(fā)射功率，參數掉電不保存。
0x44+ Group_NoW+任意值：在線配置模組當前自動跳頻頻道組，參數掉電不保存。
0x45+任意值+Scan_Mode：在線配置模組當前自動跳頻模式，參數掉電不保存。
0x48+Group_Set+Scan_Mode：設置上電后默認的自動跳頻參數，掉電后參數保存。
0x49+PA_SET+CH_SET：設置上電后的默認工作頻道、發(fā)射功率、掉電后參數保存。
0x4A +Bode_Set+UART_Mode

：設置模組的波特率和串口模式，掉電后參數保存。

0x4B+ PA_Now+CH_Now：單頻發(fā)射功率測試模式。
0x4C+PA_Now+ CH_Now

：接收靈敏度測試模式，串口會返回調制頻率值。

0x4F+ PA_Now+CH_Now+RSSI_Now

：正確指令的應答，PA_Now為當前發(fā)射功率，CH_Now為當前工作頻道，RSSI_Now為當前信號強度。

3.2.5
參數修改表

以下是修改具體參數的十六進制指令；
波特率（冒號前面是參數值，冒號后面是修改的指令）：
1200：0x00；
2400：0x01；
4800： 0x02；
9600：0x03；
19200：0x04；
38400：0x05；
57600：0x06；
115200： 0x07；
串口模式（冒號前面是參數值，冒號后面是修改的指令）：
N、8、1：0x00；
N、8、2：0x01；
E、8、1：0x02；
O、8、1：0x03。
3.3 PC機與能力風暴機器人串口通訊協(xié)議簡介

3.3.1
串行通訊分類

串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數據信息的傳輸是在單根數據線 ，以每次一個二進制位移動的，他的優(yōu)點是只需一對傳輸線進行傳送信息，因此其成本低，適用于遠距離通信，他的缺點是傳送速度低，串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式。
（1）同步通信
同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復雜，而異步通信應用于傳送速度在50-192000波特之間，是比較常用的傳送方式。其特點如下：
① 以數據塊為單位傳送數據；
② 在一次傳輸的數據中包含的數據較多，所以接收與發(fā)送時鐘嚴格同步；
③ 在一個數據塊內字符與字符之間無間隔。
（2）異步通信
異步通信中，數據是一幀一幀傳送的，每一串行幀的數據格式由1位起始位，5-8位的數據位，1位的奇偶校驗位(可省略)和1位停止位4部分組成，在串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數據格式和波特率(通信協(xié)議)。并且在數據傳輸的過程中，只能有一個接收端，而如果數據需要同時被多個設備使用，就需要經過中轉，沒有靈活性。
異步串口通訊是按字符傳輸的，每傳輸一個字符，就用起始位來通知收方，以此來重新核對收發(fā)雙方同步。若接收設備和發(fā)送設備兩者的時鐘頻率略有偏差，這也不會因偏差的累積而導致錯位，加之字符之間的空閑位也為這種偏差提供一種緩沖，所以異步串行通信的可靠性高。但由于要在每個字符的前后加上起始位和停止位這樣一些附加位，使得傳輸效率變低了，只有約80%。因此，起止協(xié)議一般用在數據速率較慢的場合。
異步通訊中起始位實際上是作為聯(lián)絡信號附加進來的，當它變?yōu)榈碗娖綍r，告訴收方傳送開始。它的到來，表示下面接著是數據位來了，要準備接收。而停止位標志一個字符的結束，它的出現，表示一個字符傳送完畢。這樣就為通信雙方提供了何時開始收發(fā)，何時結束的標志。傳送開始前，發(fā)收雙方把所采用的起止式格式（包括字符的數據位長度，停止位位數，有無校驗位以及是奇校驗還是偶校驗等）和數據傳輸速率作統(tǒng)一規(guī)定。傳送開始后，接收設備不斷地檢測傳輸線，看是否有起始位到來。當收到一系列的停止位或空閑位之后，檢測到一個下跳沿，說明起始位出現，起始位經確認后，就開始接收所規(guī)定的數據位和奇偶校驗位以及停止位。經過處理將停止位去掉，把數據位拼裝成一個并行字節(jié)，并且經校驗后，無奇偶錯才算正確的接收一個字符。一個字符接收完畢，接收設備應該繼續(xù)測試傳輸線，監(jiān)視高電平的到來和下一個字符的開始，直到全部數據傳送完畢。
3.3.2
能力風暴機器人采用的通訊協(xié)議

能力風暴機器人的串口通訊，采用9600bps的波特率，校驗位為默認，8位數據位，1位停止位。起止式異步協(xié)議的特點是一個字符一個字符傳輸，并且傳送一個字符總是以起始位開始，以停止位結束，字符之間沒有固定的時間間隔要求。每一個字符的前面都有一位起始位（低電平，邏輯值0），字符本身有5～7位數據位組成，接著字符后面是一位校驗位（也可以沒有校驗位），最后是一位，或一位半，或二位停止位，停止位后面是不定長度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平（邏輯值），這樣就保證起始位開始處一定有一個下跳沿。這種格式是靠起始位和停止位來實現字符的界定或同步的，故稱為起始式協(xié)議。傳送時，數據的低位在前，高位在后。
能力風暴機器人的串口通訊由于數據流量不大，所以我們可以采用異步通訊協(xié)議。
3.4 RS—232串口通訊

目前串口RS-232是PC機及通信工業(yè)中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。串口RS-232只能提供一對一的通訊。
3.4.1 RS-232
串行接口標準

數據由2腳、3腳實現接收與發(fā)送， 4腳為DTR（數據終端準備），5腳為數據的地端，6腳為數據設備準備好，7腳為請求發(fā)送，8腳為清除發(fā)送，9腳為振鈴指示。
3.4.2 RS-232
串行接口工作方式

串口RS-232收、發(fā)端的數據信號是相對于信號地，如從DTE設備發(fā)出的數據在使用DB25連接器時是2腳相對7腳（信號地）的電平。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發(fā)送數據時，發(fā)送端驅動器輸出正電平在+5～+15V，負電平在-5～-15V電平。當無數據傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數據到結束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3～+12V與-3～-12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米

，最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設備）通訊而設計的，其驅動器負載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。

3.4.3 RS-232
串口特點

RS-232串口通訊特點：單端通訊、1收、1發(fā)最大傳輸電纜長度50英尺，最大傳輸速率20Kb/S，最大驅動輸出電壓：+/-25V，驅動器輸出信號電平：(負載最小值) +/-5V～+/-15V，驅動器輸出信號電平。(空載最大值)：+/-25V，驅動器負載阻抗(Ω)： 3K～7K，擺率(最大值)： 30V/μs，接收器輸入電壓范圍： +/-15V，接收器輸入門限：+/-3V，接收器輸入電阻(Ω)：3K～7K。

第四章   PC機與機器人無線數據通訊
本文應用WAP200B無線數傳模塊實現PC機與能力風暴機器人的無線數據通訊。

4.1 無線數傳模塊的安裝與調試

4.1.1 WAP200B
數傳模塊的安裝

能力風暴機器人是通過串口RS232數據線與PC機進行通訊的，數據在能力風暴機器人主板上經過MAX232芯片的電平轉換，輸出TTL邏輯電平，再將數據輸入到CPU進行處理。在能力風暴機器人與WAP200B無線輸傳模塊連接的時候，將模塊的電源連接到能力風暴機器人的5V穩(wěn)壓輸出；將能力風暴機器人的數據接收端連接到WAP200B無線輸傳模塊串口的數據發(fā)送端；將能力風暴機器人的數據發(fā)送端連接到WAP200B無線輸傳模塊串口的數據接收端。連接的原理是：能力風暴機器人與WAP200B無線輸傳模塊之間存在數據的傳輸，能力風暴機器人將數據發(fā)送給串口之后，WAP200B無線輸傳模塊再將數據接收，處理之后再通過無線電波的形式發(fā)送出去，所以要將能力風暴機器人的數據發(fā)送端連接到WAP200B無線輸傳模塊串口的數據接收端。WAP200B無線數傳模塊數據發(fā)送端連接原理也是一樣的。實物連接如圖4.1所示。圖4.1 WAP200B無線數傳模塊與能力風暴機器人主板連接圖
在PC機與無線輸傳模塊的連接過程，只需要連接2、3、5三根接線，只有在參數配置期間需要連接第四根接線(DTR)。如果是直接將無線數傳模塊與PC機相聯(lián)的話，在編程過程中就需要讓第四根接線懸空或者讓DTR的值在數據發(fā)送過程中為低，在調制WAP200B無線數傳模塊的時候為高。
4.1.2
通訊協(xié)議不一致的問題

WAP200B無線數傳模塊的初始通訊協(xié)議并不與能力風暴機器人一致，導致了實驗初期的工作量較大。
WAP200B無線數傳模塊的出廠默認設置是：
波特率：115200 bps；
串口模式：校驗位N，8位數據位，1位停止位。
能力風暴機器人的通訊協(xié)議為：
波特率：9600 bps；
串口模式：校驗位N，8位數據位，1位停止位。
由于波特率的不同，導致無線數傳模塊傳輸數據的失真數據。在PC機上，數據以波特率9600 bps傳輸給無線數傳模塊，無線數傳模塊的通訊協(xié)議中的波特率是115200 bps，將9600 bps波特率的數據搭載到115200 bps波特率的數據上，數據傳輸就會出錯。而在接收端，WAP200B無線數傳模塊的通訊協(xié)議中的波特率是115200 bps，能力風暴機器人通訊協(xié)議中的波特率為9600bps，通訊協(xié)議不一致，導致了能力風暴機器人可以接收數據，但接收的數據是一些亂碼，沒有意義。
4.1.3
通訊協(xié)議的研究與調整

在通過串口傳輸二進制數據10101010的時候，9600 bps波特率的數據傳輸速度快，高電平持續(xù)時間比4800bps波特率短，如果通訊協(xié)議不一致將會導致4800 bps波特率的數據10101010傳出之后，9600bps波特率的接收設備收到的可能是1100110011001100。所以在實驗過程中通過示波器觀察計算機向串口發(fā)出數據時的波形是一串規(guī)則的方波，示波器顯示接收端的數據也是規(guī)則的方波，但是接收設備接收到的數據并不是我們所需要的。如圖4.2所示。

圖4.2  相同的波形，不同波特率表示的數據示意圖
經過大量的實驗，經過對WAP200B無線數傳模塊使用手冊的認真研究，了解了WAP200B無線數傳模塊串口通訊的握手指令。把PC機的波特率調整到115200 bps，給WAP200B無線數傳模塊發(fā)送握手指令，WAP200B無線數傳模塊反饋的參數設置信息里可以清晰的看到他的串口通訊協(xié)議類型。有了握手指令之后，再通過下發(fā)16進制的參數修改指令來修改WAP200B無線數傳模塊的參數特性。最后通訊協(xié)議一致的情況下，PC機與能力風暴機器人無線數據通訊暢通無阻。
4.1.4
無線通訊的實現

通過WAP200B無線數傳模塊實現PC機與能力風暴機器人的通訊之后，我們就可以在PC機上進行一些操作，實現對能力風暴機器人的控制。
能力風暴機器人的軟件開發(fā)系統(tǒng)是圖形化交互式C語言（簡稱VJC），在VJC操作界面上進行程序編輯，再通過WAP200B無線數傳模塊將程序寫入能力風暴機器人。我們可以定義能力風暴機器人接收到數據1，前進；接收到數據2，后退；接收到數據3，停止；接收到數據4，調整前進的速度。再通過控制界面的編輯，就可以用PC機的鼠標直接對能力風暴機器人的任何操作。
PC機對能力風暴機器人的無線數據通訊，不僅表現在給能力風暴機器人下載程序上，還應該有能力風暴機器人對PC機操作的反饋。WAP200B無線數傳模塊是透明的傳輸機制，這個機制決定了只要沒有數據的發(fā)送，WAP200B無線數傳模塊就是一個數據的接收終端。因此WAP200B無線數傳模塊完全可以應用于串口RS232的數據通訊。在能力風暴機器人有需要傳輸數據給PC機的時候，可以通過調用相應的函數發(fā)送給PC機。
4.2 PC機對能力風暴機器人的基本控制過程

4.2.1
能力風暴機器人數據通訊原理

（1）數據發(fā)送
實現了PC機對能力風暴機器人的無線通訊，我們就可以通過PC機給能力風暴機器人發(fā)送相應的程序或數據，以達到對能力風暴機器人的基本控制。在能力風暴機器人的程序設計過程當中，如果需要給能力風暴機器人通訊，那么在通訊之前就需要先調用開始通訊的子函數，讓能力風暴機器人停止與主機的通訊，打開串口，發(fā)送數據。如圖4.3是能力風暴機器人的數據發(fā)送流程圖設計。
圖4.3能力風暴機器人發(fā)送程序
（2）數據接收
WAP200B無線數傳模塊提供透明的數據接口，能適應任何標準或非標準的用戶協(xié)議。自動過濾掉空中產生的噪音信號及假數據（所發(fā)即所收）。通訊開始之前需要將無線數傳模塊之間的工作頻率調整一致，通訊協(xié)議也要一致。無線數傳模塊為半雙工通信方式，所以編程時要注意收發(fā)的來回時序，否則會丟失數據。無線數傳模塊的通信信道是半雙工的，最適合點對多點的通信方式，這種方式首先需要設1 個主站，其余為從站，所有站都編一個唯一的地址。
如圖4.4是能力風暴機器人的接收子程序，在能力風暴機器人停止與主機的通訊，打開串口，調用相應的數據接收函數，將從串口接收的數據暫存在一個變量當中，當我們需要對接收的數據進行處理時，只需要處理對應的串口變量。
圖4.4能力風暴機器人接收程序
無線數據通信的協(xié)調完全由主站控制，主站采用帶地址碼的數據幀發(fā)送數據或命令，從站全部都接收，并將接收到的地址碼與本地地址碼比較，不同則將數據全部丟掉，不做任何響應；地址碼相同，則證明數據是給本地的，從站根據傳過來的數據或命令進行不同的響應，將響應的數據發(fā)送回去。這些工作都需要上層協(xié)議來完成，并可保證在任何一個瞬間，通信網中只有一個電臺處于發(fā)送狀態(tài)，以免相互干擾，如果同時有幾個發(fā)送設備，那么就需要在設置每一個設備上的頻率都不同。[7]
4.2.2
通過無線數傳模塊實現程序下載

沒采用數傳模塊前，在PC機上編輯好程序之后，需使用數據線給能力風暴機器人下載程序。使用數據線傳輸數據有很大的局限性，例如每次下載程序都需要插拔數據線，這時必須關閉電源。如果忘記關閉電源，容易損壞設備。而使用無線數傳模塊下載程序將不會存在這些問題，非常方便。
4.2.3 通過編制通訊界面實現對能力風暴機器人的無線控制

應用VB軟件編制了串口數據通訊控制界面，使我們對能力風暴機器人的通訊就會更加的方便、迅捷，便于對能力風暴機器人的實時控制。
通訊界面的左側是狀態(tài)顯示區(qū)及一些基本控制參數調整。對能力風暴機器人可控的參數有前進與后退的速度、左右的轉動角度，停止運行。右側是數據接收顯示，串口數據的英文字母發(fā)送區(qū)；PC機與WAP200B無線數傳模塊串口數據通訊協(xié)議的設定，以及設置WAP200B無線數傳模塊參數時DTR值的調整；停止PC機與能力風暴機器人的數據傳輸，轉向與主板的通訊過程。圖4.5是無線通訊控制界面的截圖，可以直觀、方便的實現對能力風暴機器人的基本運行控制。
圖4.5 通訊控制軟件截圖

（1）通訊界面作用
PC機上的通訊控制界面就是為了更直觀的實現PC機對能力風暴機器人的各項基本控制，方便我們的操作，也是無線通訊實現的基本組成部分，避免了各項繁瑣的數據查閱過程。因為每一個按鈕就是對應的一個數據，而能力風暴機器人接收到數據之后，只要有相應的程序就會執(zhí)行。
（2）通訊界面使用方法
通訊控制界面“停止通訊等待數據接收”的按鈕作用，在能力風暴機器人通過串口與外界通訊的過程中，停止了與主板CPU的通訊，所以要下載程序、恢復與主板CPU的通訊就必須終止與外界的數據通訊，否則就有可能出現死機、不受控制的情況出現，給我們的數據通訊帶來不必要的麻煩。為此通過對能力風暴機器人下發(fā)停止通訊的指令來調用能力風暴機器人的相關庫函數，當能力風暴機器人停止通訊之后我們就可以下載程序或者執(zhí)行通訊之后的后續(xù)程序。在需要修改程序的時候只要在通訊控制界面用鼠標點擊“停止通訊等待數據接收”的按鈕就可以重新下載程序了。而其他的對應功能也是用鼠標直接點擊相應的按鈕就可以實現對能力風暴機器人的控制。
（3）能力風暴機器人通訊使用的ASCII碼定義
對能力風暴機器人的基本控制是通過發(fā)送0~255的十進制數，或者是0~FF的十六進制數，能力風暴機器人對所接收的數據進行處理并做出相應的行為而實現數據通訊的。能力風暴機器人對PC機的通訊是將傳感器接收的數字量轉換成0~255的十進制數，通過無線數傳模塊發(fā)出，PC機接收到數據之后就將能力風暴機器人狀態(tài)直觀的顯示給用戶端了。如表4.1是能力風暴機器人數據通信的具體含義（只針對本課程設計所編的串口通訊程序有效）。
表4.1數據通訊傳遞的ASCII碼含義
傳輸ASCII值 數據含義 傳輸ASCII值 數據含義
51 停止電機 102 左轉角度20
52 前進速度20 103 左轉角度40
53 前進速度40 104 左轉角度60
54 前進速度60 105 左轉角度80
55 前進速度80 106 左轉角度100
56 前進速度100 107 右轉角度20
57 停止通訊 108 右轉角度40
97 后退速度20 109 右轉角度60
98 后退速度40 110 右轉角度80
99 后退速度60 111 右轉角度100
100 后退速度80