為使無人機(jī)編隊(duì)個(gè)體間實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通信，需要選用合適的通信模塊構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，XBee系列的模塊或許可以更好的解決機(jī)間組網(wǎng)通信問題。

一、XBee PRO 900HP模塊的基本性能參數(shù)

通過查閱相關(guān)技術(shù)手冊，XBee PRO 900HP 模塊的部分性能如下圖所示：

圖1 900HP相關(guān)性能參數(shù)

900HP模塊在室內(nèi)305m內(nèi)或室外6.5km內(nèi)的通信速率都能達(dá)到200Kbps。

對于組網(wǎng)模式，XBee PRO 900HP 模塊可實(shí)現(xiàn)DigiMesh組網(wǎng)，如下圖所示：

圖2 900HP組網(wǎng)模式

二、利用軟件XTCU配置XBee PRO 900HP 模塊

配置Xbee模塊需要用到XTCU軟件，該軟件界面如下圖所示：

圖3 XTCU軟件

利用軟件XTCU對XBee進(jìn)行參數(shù)配置主要參考其用戶手冊。一般需要配置的參數(shù)有:

1、網(wǎng)絡(luò)ID：相當(dāng)于標(biāo)識當(dāng)前Xbee模塊屬于哪個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中；

2、波特率：每個(gè)模塊必須配置相同的波特率（可以理解為通信速率），且該波特率還要與飛控的波特率一致，這樣才能確保正常通信；

3、工作模式：XBee模塊間的通信有透傳模式和API模式兩種。

與ZigBee模塊類似，XBee模塊組網(wǎng)時(shí)，也需要網(wǎng)絡(luò)中有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊作為協(xié)調(diào)器（C），其余節(jié)點(diǎn)作為路由器（router）。我們可以先配置好網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)，然后依次添加新的路由節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中。下面給出具體步驟：

1、首先連接好兩個(gè)XBee PRO 900HP模塊（一個(gè)協(xié)調(diào)器和一個(gè)路由器）。需要注意的是，在購買該模塊時(shí)，要同時(shí)采購具有USB接口的底板，這樣才能方便的連接到電腦上；此外電腦需要安裝CH340的驅(qū)動(dòng)，這樣連接上模塊（可以利用360驅(qū)動(dòng)自動(dòng)搜索安裝）。

2、打開XTCU軟件，添加XBee設(shè)備。如下圖所示，點(diǎn)擊搜索按鈕：

圖4 打開XTCU軟件搜索端口

選中端口，點(diǎn)擊Next:

圖5 選中端口

點(diǎn)擊finish:

圖6 點(diǎn)擊finish

等待檢測：

圖7 等待檢測

添加設(shè)備：

圖8 添加設(shè)備

配置參數(shù)。點(diǎn)擊第一個(gè)設(shè)備，然后點(diǎn)擊參數(shù)配置窗口：

圖9 選擇配置窗口

修改網(wǎng)絡(luò)ID：

圖10 修改網(wǎng)絡(luò)ID

圖中的紅色標(biāo)記的第2步是寫入修改的參數(shù)。此外網(wǎng)絡(luò)ID可以自己隨便設(shè)置，不一定是圖中的1234。

利用同樣的方法修改網(wǎng)絡(luò)類型為協(xié)調(diào)器：

圖11 修改模塊類型

修改波特率：

圖12 修改波特率

將網(wǎng)絡(luò)改成API模式：

圖13 選擇API組網(wǎng)模式

以上就將模塊配置成協(xié)調(diào)器了。我們可以導(dǎo)出profile文件，然后用于配置路由器時(shí)，只需修改圖11步驟的模塊類型就行了。導(dǎo)出profile文件的方法如下圖所示：

圖14 導(dǎo)出profile文件

配置路由器時(shí)點(diǎn)擊左欄第二個(gè)模塊，然后點(diǎn)擊右欄那個(gè)Profile人像按鈕，選擇第一個(gè)Apply configuration profile，找到之前保存的參數(shù)配置文件就能和協(xié)調(diào)器配置一樣的參數(shù)，但注意需要按圖11的方式將模塊類型改為路由器。

圖15 改路由端口

下面測試數(shù)據(jù)傳輸功能：

選擇控制臺，連接模塊（協(xié)調(diào)器和路由器都要通過此操作進(jìn)行連接）：

圖16 選中控制臺

點(diǎn)擊“+”號按鈕，創(chuàng)建適合API格式的數(shù)據(jù)包：

圖17 添加待發(fā)送的數(shù)據(jù)包

生成符合格式要求的的數(shù)據(jù)包：

圖18 生成符合格式要求的的數(shù)據(jù)包

注意：圖中第二個(gè)紅色箭頭指示的"FFFF"是表示廣播該數(shù)據(jù)包，如果要指定某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送，需要該對方節(jié)點(diǎn)的mac地址，mac地址可以從左欄模塊信息中看到：

圖19 模塊mac地址

圖18所述步驟點(diǎn)擊OK，然后就生成了發(fā)送字符串Hellow的數(shù)據(jù)包，之后就可以點(diǎn)擊發(fā)送：

圖20 發(fā)送數(shù)據(jù)包

接收端可查看數(shù)據(jù)：

圖21 接收端查看數(shù)據(jù)

三、數(shù)據(jù)通信協(xié)議分析

從圖20可以看出，模塊間的通信協(xié)議發(fā)送包格式為：

數(shù)據(jù)包頭(0x7E)+字長（2個(gè)字節(jié)）+發(fā)送協(xié)議類型（0x10）+發(fā)送協(xié)議ID（0x01）目標(biāo)64位地址(8個(gè)字節(jié)，即mac地址)+目標(biāo)16位地址（FFFE）+廣播半徑（00）+選項(xiàng)（00）+數(shù)據(jù)（N個(gè)字節(jié)）+校驗(yàn)碼（1個(gè)字節(jié)）

對于字長，實(shí)際上計(jì)數(shù)的是排在它之后所有數(shù)據(jù)字節(jié)之和（校驗(yàn)碼除外），也就是從協(xié)議類型（0x10）到校驗(yàn)碼之前的長度，假設(shè)實(shí)際負(fù)載的數(shù)據(jù)是N個(gè)字節(jié)的話，那么字長計(jì)數(shù)值就為：1+1+8+2+1+1+N=N+14;

接收協(xié)議與發(fā)送協(xié)議基本相同，只是目標(biāo)地址變成了發(fā)送源地址。即：

數(shù)據(jù)包頭(0x7E)+字長（2個(gè)字節(jié)）+接收協(xié)議類型（0x90）+來源64位地址(8個(gè)字節(jié)，即mac地址)+來源16位地址（FFFE）+選項(xiàng)（0xC1）+數(shù)據(jù)（N個(gè)字節(jié)）+校驗(yàn)碼（1個(gè)字節(jié)）

注意，接收的字長和發(fā)送的字長并不一致，前者比后者少2個(gè)字節(jié)（少了發(fā)送協(xié)議ID和廣播半徑），為N+12。比如某次發(fā)送信息要求從A發(fā)給B，二者mac地址分別為：

A的mac地址為：00 13 A2 00 41 08 01 0B

B的mac地址為：00 13 A2 00 41 08 01 12

要發(fā)送的數(shù)據(jù)包內(nèi)容為：

hellpw

其ascll碼轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制為：

68 65 6C 6C 70 77

則發(fā)送字長為6+14=20=0x14，發(fā)送數(shù)據(jù)包為：

7E 00 14 10 01 00 13 A2 00 41 08 01 12 FF FE 00 00 68 65 6C 6C 70 77 54

接收字長為6+12=18，其數(shù)據(jù)包為：

7E 00 12 90 00 13 A2 00 41 08 01 0B FF FE C1 68 65 6C 6C 70 77 1B

校驗(yàn)碼的計(jì)算方式如下：

（1）添加數(shù)據(jù)包的所有字節(jié)，但數(shù)據(jù)包頭0x7E和長度（第二個(gè)和第三個(gè)字節(jié)）除外。

（2）根據(jù)結(jié)果，僅保留最低的8位。

（3）0xFF減去該數(shù)量.

對于上述接收包計(jì)算過程即為：

數(shù)據(jù)累加：90 + 00 + 13 + A2 + 00 + 41 + 08 + 01 + 0B + FF + FE + C1 + 68 + 65 + 6C + 6C + 70 + 77 =6E4

保留后八位，即：E4

校驗(yàn)碼=FF-E4=1B

最后，需要指出，發(fā)送端的Xbee模塊若成功發(fā)送數(shù)據(jù)還會收到一個(gè)反饋，其格式為

數(shù)據(jù)包頭(0x7E)+字長（2個(gè)字節(jié)）+協(xié)議類型（0x88）+16位地址（FFFE）+ 失效重發(fā)次數(shù)（1個(gè)字節(jié)）+傳輸狀態(tài)（1個(gè)字節(jié)，成功為00）+ discovery status（1個(gè)字節(jié)，暫時(shí)不清楚用法）+ 校驗(yàn)碼（1個(gè)字節(jié)）

如一次成功的發(fā)送得到的反饋可能如下：

7E 00 07 8B 01 FF FE 00 00 00 76

審核編輯：湯梓紅