基于WIA-PA的HSE系統節點設計

MCU通過FIFO、FIFOP、SFD引腳查詢CC2420數據收發狀態，通過I／O引腳與其相連，起到查詢狀態的作用。CCA為空閑信道檢測引腳，VR EG_EN是CC2420的電壓調整器引腳。CC2420和MCU的數據、命令交換主要通過SPI串行接口完成，MSP430F1611單片機設置為主機模式，通過SPI接口訪問CC2420內部寄存器和存儲器；作為從設備的CC2420接收來自MSP430F1611的時鐘信號和片選信號，并在其控制下執行輸入／輸出操作。
2．3 電源模塊
供電是電路設計的重要環節，節點采用穩壓5 V供電，通過一個SPX1117M3低壓差電壓調節芯片輸出3．3 V為元器件供電。SPX1117M3的輸出電壓誤差在±1％以內，同時芯片還提供電流限制和熱保護功能。

3 軟件設計
WIA-PA協議層次結構遵循ISO／OSI層次結構，WIA-PA網絡協議只涉及物理層、數據鏈路層、網絡層和應用層。物理層基于IEEE802．1 5．4，MAC層基于IEEE802．15．4并進行了擴展。數據鏈路層為網絡層和MAC層提供接口，包括用于收發數據的數據鏈路層數據實體和配置維護數據鏈路層的數據鏈路管理實體。網絡層則主要為應用層提供接口，以實現網絡層的管理配置控制功能。應用層是WIA-PA網絡的最高層，定義了與工業過程進行交互的軟件對象，用戶可以直接調用服務對象實現通信。
WIA-PA網絡節點在入網前需設置傳感器標簽，每個節點設備唯一，取值范圍是1～255。如不初始化將從Flash中讀取初始設定值，主動重啟后會將當前設定值寫入Flash。每個節點的數據發送周期不得少于1 s，每次發送的信息量應少于25字節。一切準備就緒后打開帶有無線模塊的節點，節點設備會自動搜尋WIA-PA網絡超幀并加入網絡，設備加入網絡所需要的時間，一般是同時打開的點數、環境信號情況而定，一般為1～5 min。
接入網絡后，節點就通過串口與網關交互信息，串口波特率為115 200 bps。串口報文帶有CRC，CRC算法為IBM算法，代碼如下：


WIA-PA網絡報文有一定的格式，網關的報文末尾必須帶有2字節的CRC校驗碼。網絡報文封裝以7E開頭、7E結尾，若報文里含有7E和7D字節，規定都轉換為7D 5E和7D 5D。用戶通過串口傳給網關，進而傳給節點透傳報文，報文內容的第一個字節要求必須是設備節點傳感器標簽，報文末尾是CRC校驗碼，以7E開頭、7E結尾來封裝；封裝后通過串口傳遞給網關，網關進行CRC校驗，通過后再傳遞給目的節點。收到串口報文后，先將接收到的報文按照串口協議解碼，判斷CRC校驗是否正確；正確繼續處理，否則丟棄。對于需要回復ACK的報文回復ACK，然后對報文進行解析；是本地的報文則進行處理，否則經過無線通信模塊轉發。

結語
WIA-PA目前已經正式成為IEC的工業無線網絡標準，本文實現了基于WIA-PA的工業無線網絡系統的網絡節點設備。基于WIA-PA的HSE無線工業設備不僅具有傳統設備的優點，而且沒有現場布線的成本花費，安裝靈活，功耗低，數據通信安全性及可靠性較高，還具有良好的開放性，勢必將成為工業應用的主流。