ANT无线通信技术（2） 通道配置

    

一、ANT通道介绍 

     ANT通道的配置是ANT应用开发中的关键。官方文档中的叫法是“channel”，之所以我翻译为“通道”，而不是“信道”或者“频段”，是因为后两词是常用于电子通信领域中的一个专有概念，往往带有许多的技术背景与色彩。而ANT技术灵活多变的组网通讯方式，使得ANT channel拥有了更为丰富的逻辑含义，使用汉语中意义最广泛的“通道”一词能更好得描述这个抽象的逻辑概念。

       一个ANT通道用于连接至少两个节点，使其能够交换信息。每个通道至少有一个主节点（Master Node）和一个从节点（Slave Node）。

      主节点的角色主要是是信息发送者，从节点的角色主要是信息接收者。注意这个用词“primary transmisstor”，也就说明主节点并不是完全不能接收信息，他也可以反向接收，从节点并不是完全不能发送信息，在必要的时候他也可以反向发送。

      通常来说，我们定义数据消息的传输方向：

　　　　　　　　　　　　　　1. 正向传输       主节点————————>从节点　　　　（always）

　　　　　　　　　　　　　　2. 反向传输　　 主节点<————————从节点　　　　（optional）

 

二、ANT通道配置

之后通过设定一些参数，我们可以实现对ANT通道的配置。需要设定的参数有以下几个：

1.通道类型（channel type）

　　1.1可选扩展分配（optional extended assignment）

2.无线频率（RF freq.）

3.通道ID（channel ID）

　　3.1设备号（device ID）

　　3.2传输类型（transmission type）

　　3.3设备类型（device type）

4.通道周期（channel period）

5.网络（network）

　　5.1网络号（network number）

　　5.2网络密钥（network key）

 

下面来详细讲讲各个参数的具体内容。

1.通道类型 [8bit]

    ANT协议根据对通道的使用方式定义了6种通道类型，使用一个8bit的数据域来定义。所有节点在通信前都需要设定自己使用的通道类型，我们可以理解为，这种“自律”的行为，其实也就是为我们定义节点的主从提供了方便。举个有趣的例子，把主节点比作皇阿玛，从节点比作奴才，那么自然就发现皇阿玛总是发号施令的人，而奴才只有听旨的份。　:D

 

数值	通道类型	描述
0x50 0x40	单向主/从通道	仅用于最经典且最“古老”的广播数据类型，节点要么单发，要么单收，因此并不能用于需要网络管理等高级机制的情况。
0x10 0x00	双向主/从通道	定义节点为双向通道中的主节点。 定义节点为双向通道中的从节点。
0x30 0x20	共享双向主/从通道	这是最“高级”的形式，用于2个以上节点共用一个通道的情况。比如一个主节点在一个信道上分别对多个从节点交换数据。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1    ANT通道类型

 

1.1可选扩展分配 [8bit?]

    可选扩展分配通过设定一个字段，可以开启一些高级的功能，比如抗干扰的频率捷变功能(freq. agility)，以及调试网络使用的后台搜索通道功能（background scanning channel）。我们到后面再详细说这些内容。

 

2.无线频率 [8bit]

    ANT技术使用2.400GHz~2.524GHz频段也就是2400MHZ~2542MHz进行通信，以1MHz为间隔，划分为125个小频段使用。一个通道只能工作在一个小频段上，而不能同时工作在多个小频段。

    以下公式用于确定节点工作的无线频率:

　　　　　                        

     其中无线频率设定值RF_Frequency_val的取值范围是  0x00 ~ 0x7c 

 

3.通道ID [16bit+8bit+8bit]

    通道ID包含三个内容：设备号、传输类型、设备类型。通道ID是一个通道的基本描述。对于主节点，应当设置其通道ID，表明自己的“属性”。比如“皇阿玛”和“大将军”，都是主节点，都能发送信息，但是一个是理政的“圣旨”一个是打仗的“军令”，明显类型不同，必须用设备类型来区分。再比如阿哥们给下边“传话”，小太监们怎么知道是哪个阿哥的话呢？从“大阿哥”到“bug”，设备号从一到八，这就好办了。另外传输类型，则可以用于定义某些传输特性，留给开发厂商们自由发挥。

    这样一来，主节点设置好了自己的通道ID，从节点在寻找主节点的时候就可以利用ID来匹配主节点了。这个时候还可以使用0通配多个主节点。

3.1设备号 [16bit]

    取值范围0x0000 ~ 0xffff.每个节点应拥有唯一的设备号，用于其它节点识别自己的身份。当然，从节点可以使用0通配所有主节点。如果是使用16位字段编号，我们可以计算出，在ANT网络的一个共享双向信道中，最多支持2^16-1个从节点，减去的那个1，是主节点。

3.2传输类型 [8bit]

    传输类型用于定义设备的某些传输特征，可以让开发者们自由发挥。当从设备配对主设备时需要将自己的传输类型设置为0。另外，官方的做法是将其最高位的四位与前面的设备号联用，将设备号域扩展为20bit，然后将其最低的两位作为共享地址域的使能开关，用于表明有效数据载荷（data payload）中的共享地址域是否启用，以及长度多少。

3.3设备类型 [8bit]

    取值范围0x00 ~ 0xff用于将设备（主）按需分类，例如按功能逻辑心率表一类，温度表一类，这样设备（从）可以很方便地按照预先设定好的方式与某一类设备通信。8位中的最高位为配对位，表明是否允许该主设备被从设备配对，这个我们到后面的章节专门讲。也就是说，一共可以划分2^7个设备类型。

    此外，综合以上三个参数，如果将全部通道ID域当作设备号域来使用，我们得到ANT网络理论的最大节点数为2^32，官方数据就是这么来的。

 

4.通道周期 [16bit]

     ANT网络中，节点按照设定好的通道周期发送信息，范围0.5Hz~200Hz，即最慢2s一次，最快0.005s一次。通道周期由以下公式设定：

                                           

     Channel_Period_val  取值范围 163.84 ~ 65536  即   0x00a4 ~ 0xffff

     官方推荐的通道周期是4Hz，也就是设定值为8192 即0x2000。这是在功耗，以及传输速率上的折中考虑，因为设备功耗与通道周期相关，周期越小，功耗越大，传输速率越快，设备搜索速度越快。

 

5.网络 [8bit+8*8bit]

    一个ANT网络由至少2个节点组成，利用网络这个概念，可以将拥有不同通信规则的节点们区分开来。特定的网络拥有一套特定的规则，例如ANT+网络，其实质是由同一领域不同商家构成的开放的行业联盟。所谓开放是指仅仅对联盟内成员开放相关技术规格。也就是我们常说的配置方案“profile”。利用profile指定数据格式、通道参数、网络密钥（network key）等参数。保证了同一网络内的各厂家生产的同类型设备之间的互操作性。

    在我看来，ANT+网络的出现，不仅有助于提高不同厂商间设备的互操作性，更重要的是有助于提高ANT技术的逼格，帮助ANT在某些领域巩固地位。通过提高准入的门槛，nordic可以轻松地将一大批擅长C2C的天朝寨厂吓跑，然后吸引资力雄厚的大腕厂商们来投ANT门下，一起抬高技术价格，赚取更多利润。当大厂们的东西占遍市场之后，借助行业优势就可以排斥后来技术，这样的事情尤其会发生在设备生命周期长，性能需求升级不多的领域。即便是有更新更好的技术，如果你不舍得便宜卖，那就卖不动。这一些都是技术层面之外的博弈，你想到什么了？ TD对不对，呵呵。

    扯远了，回到正题。

• 网络号（network number） ：用于标识一个ANT网络，默认0为公共网络。
• 网络密钥（Network Key）：用于特定网络中的加密解密“通行证”，与网络号对应。网络密钥提供了有效的安全与访问控制机制。默认0为公共网络密钥，它可以免费使用。

 

　　想要申请私有的ANT网络与网络key是要交银子的，nordic这招也就保留了ANT进一步商用的利益。这也是ANT比Zigbee高明的地方。“想要绝对安全的商用？认我当爹就成！”  联想到前段时间南京物联和zigbee联盟的撕逼，不得不说，ANT这些做法符合一个成熟老道的商业公司的行事风格。

    以上就是ANT通道配置中的各个参数的介绍，下一章补充几个概念后，将给出一个ANT节点配对的通道配置实例。