單片機的自組織網(wǎng)絡互同步節(jié)點設計

節(jié)點上電復位以后，程序的初始化部分對節(jié)點硬件進行相應的初始化，主要是對模／數(shù)轉換(ADC)進行設置，選擇對應的轉換通道并使能，設置發(fā)光二極管為關閃爍狀態(tài)。
需要注意的是，由于系統(tǒng)采用光敏電阻作為傳感器件，因此節(jié)點之間的相互感應不可避免地會受到外界光照的干擾，也就是說即使在鄰近節(jié)點不閃爍時，閃爍能力(Power)的初值也不會為0。為此，本程序選擇外界的背景光作為基礎門限值(threshold)，這個值可以通過模／數(shù)轉換(ADC)多次采樣再做平均獲得。相關代碼實現(xiàn)如下：

代碼中對4次采樣值進行了平均，考慮到干擾的問題，對平均值再加80進行調整。
隨后，程序進入主循環(huán)，在主循環(huán)中主要完成三件工作。
首先是閃爍能力(Power)值的遞增。如前面算法描述，當它逐漸增加達到閃爍閾值(FLASH_POWER)時，二極管將開始有節(jié)奏地閃爍。為了保證快速和精準，閃爍能力值的遞增并不是均勻的，而是分段區(qū)別進行的。閃爍能力值比較小時，以較大的增量累積(如Power+=16)，隨
著其逐漸接近閾值，增量減小，比如當Power>6000后，以1為遞增幅度進行(如Power+=1)。
在計算了節(jié)點閃爍的能力后，程序進入第二個階段，主要工作是修正閃爍能力值。考慮到外界干擾，節(jié)點可能會受到突然的外界強光照射影響，當光照很強時，節(jié)點將無法正確感知鄰近節(jié)點的變化，為此還需要做相應異常處理。相關代碼如下：

該段程序中首先進行采樣，獲得當前的光照(light)值，如果其大于預設的環(huán)境光照常量(ENV_LIGHT)，則認為外界光照太強，此時節(jié)點之間已經(jīng)無法進行有效地相互感應，出現(xiàn)異常。這里將節(jié)點延時一段時間進入休眠狀態(tài)，隔一段時間再做檢測。考慮到選用的單片機，環(huán)境光照常量設為總量程的一半較為合適。如果外界光照對節(jié)點的光感應處在正常范圍，則再判斷當前的光照(light)是否大于前面計算的基礎門限值(threshold)。當其值大于此基礎值時，表明鄰近有節(jié)點在閃爍，且該節(jié)點晚于鄰近節(jié)點的閃爍，因此需要對閃爍能力進行快速調整(如Power+=200)。這個增量遠遠大于常規(guī)的閃爍能力積累，執(zhí)行效果就是將節(jié)點下一次開始閃爍時刻大大提前了。
最后的工作就比較簡單了，通過判斷閃爍能力是否大于閃爍閾值(FLASH_POWER)，當大于時設置發(fā)光二極管為開閃爍，當小于時設置為關閃爍。
程序主體是一個死循環(huán)，根據(jù)需要還可添加電源管理、中斷處理等其他功能模塊。文中主要僅論述了兩個節(jié)點間的互同步實現(xiàn)，但文中所述算法可以不加修改就適用于節(jié)點數(shù)更多的網(wǎng)絡。這正體現(xiàn)了自組織網(wǎng)絡的特點：其中功能有限的節(jié)點利用局部信息就可達到整個網(wǎng)絡的高度協(xié)調一致。

結語
本文詳細闡述了一種利用單片機進行自組織網(wǎng)絡互同步算法學習的方法，網(wǎng)絡同步的效果良好。設計的節(jié)點具有簡單直觀、網(wǎng)絡規(guī)模擴展靈活的特點，是一個對自組織網(wǎng)絡的很好的實體模擬，對于掌握無線傳感網(wǎng)或多智能體等需要進行同步的自組織組網(wǎng)技術有一定的借鑒意義。