一、一個(gè)DIY 老兵心愿 

　　記得和無(wú)線電第一次親密的接觸，還是30多年前的事情，那時(shí)我還在孩童時(shí)代，記得課余時(shí)間，自己動(dòng)手第一次學(xué)裝收音機(jī)，我買來(lái)各種零件，雖然還不能明白其中的原理，甚至也搞不清楚零件的用途，只知道長(zhǎng)長(zhǎng)的那個(gè)叫“磁棒”，可以調(diào)節(jié)那個(gè)玻璃管叫“礦石”，還要個(gè)可以旋轉(zhuǎn)金屬部件的叫“可變電容器”，我將這些零件，按接線辦法（那時(shí)不懂什么是電路原理圖）連接在一起，居然做成了一臺(tái)自己的收音機(jī)，接上電池，拉上長(zhǎng)長(zhǎng)的天線，我居然成功了，接收到了來(lái)自遠(yuǎn)方的廣播電臺(tái)的廣播…..當(dāng)我聆聽(tīng)著這由無(wú)線電波傳輸?shù)穆曇簦械饺绨V如醉，也感到這個(gè)自己組裝的小盒子是那樣的神秘，那么深?yuàn)W，那么廣闊….. 后來(lái)我和千百萬(wàn)那個(gè)時(shí)代的青年一樣，經(jīng)歷了上山下鄉(xiāng)，回城就業(yè)，上大學(xué)等類似的人生歷程，也只好暫時(shí)告別了和無(wú)線電的那段情緣。 

　　當(dāng)我大學(xué)畢業(yè)后，被分配到一家大型國(guó)營(yíng)電子研究所工作的時(shí)候，已經(jīng)是20多年前事情，那時(shí)微處理器（單片機(jī)）技術(shù)還不普及，我開(kāi)始了自己學(xué)習(xí)單片機(jī)和采用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的艱辛學(xué)習(xí)和實(shí)踐的歷程。雖然單片機(jī)（微處理器）那時(shí)和無(wú)線好像還沒(méi)有直接關(guān)系，但是動(dòng)手去做硬件電路，設(shè)計(jì)電路板，開(kāi)發(fā)單片機(jī)軟件代碼，仍然應(yīng)該是在DIY的范圍，事實(shí)上我又回到了和無(wú)線電的情緣之中。 

　　那時(shí)單片機(jī)的資料很貧乏，也沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)，我本人也很“貧困”，買不起昂貴的技術(shù)書籍，只好經(jīng)常偷偷在書店中，用筆抄錄相關(guān)重要技術(shù)資料，自然引來(lái)不少店員的“白眼”。在和單片機(jī)打交到的日日夜夜里，我被單片機(jī)技術(shù)高深的背景和巨大的應(yīng)用前景所吸引，并且為此付出了近似狂熱的努力。我常常通宵奮戰(zhàn)，為了一個(gè)新的電路設(shè)計(jì)或者為了排除一個(gè)軟件代碼的漏洞，甚至經(jīng)常在機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室席地而眠….從入門到精通，在經(jīng)歷許多失敗和挫折后，我也迎來(lái)了職業(yè)生涯的豐收時(shí)期，我親手將小小的單片機(jī)，安裝到了生產(chǎn)車間，對(duì)巨大的加熱爐進(jìn)行精確的溫度自動(dòng)控制；也親手將小小單片機(jī)也設(shè)計(jì)到新一代智能儀器中，成為新一代數(shù)字儀表的心臟。我的這一次又一次的設(shè)計(jì)實(shí)踐，和電子愛(ài)好者們的DIY 實(shí)踐和實(shí)戰(zhàn)，沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，不斷實(shí)踐，不斷學(xué)習(xí)，不斷創(chuàng)新，正是DIY的靈魂！ 

　　彈指一揮間，幾十年過(guò)去了，無(wú)論是做一個(gè)高級(jí)電子工程師，高級(jí)技術(shù)管理人員；還是在大洋彼岸和異國(guó)他鄉(xiāng)留學(xué)學(xué)習(xí)，在世界一流無(wú)線通訊和嵌入式設(shè)計(jì)企業(yè)就職和從事研究工作；還是在回國(guó)創(chuàng)立高科技企業(yè)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中拼搏…….我都沒(méi)有忘記關(guān)注《無(wú)線電》，也沒(méi)有忘記自己是如何從DIY開(kāi)始，一步一步學(xué)習(xí)成長(zhǎng)和充滿艱辛和愉快的里程，總是希望能有一天，能為DIY 做些什么，能為廣大電子愛(ài)好者做些什么…… 

二、拉一家工廠來(lái)“入伙” 

　　技術(shù)發(fā)展，也在不斷開(kāi)拓自己更大的領(lǐng)域，僅僅就新興的無(wú)線通訊領(lǐng)域而言，就有模擬廣播，數(shù)字廣播，數(shù)字通訊，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通訊，業(yè)余無(wú)線通訊等等領(lǐng)域。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的同時(shí)，最近幾年短距離微功耗無(wú)線通訊，個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等新興技術(shù)，異軍突起，高速發(fā)展，涌現(xiàn)出一大批新的技術(shù)，包括ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi等等，也涌現(xiàn)出很多使用這些技術(shù)的成功產(chǎn)品，如日本任天堂公司最新的風(fēng)靡全球的Wii無(wú)線遙控動(dòng)作游戲機(jī)等。這樣的新技術(shù)和產(chǎn)品的出現(xiàn)，必將改變我們的生活，無(wú)線無(wú)處不在，他將必然給無(wú)線電這個(gè)名詞，帶來(lái)新的含義；也必然將影響到電子DIY的生態(tài)。 

　　為什么在這些新興無(wú)線技術(shù)發(fā)展熱火朝天的時(shí)候，我們DIY市場(chǎng)對(duì)這些新興技術(shù)卻如此冷漠？我個(gè)人認(rèn)為主要原因是： 
　　1、高頻設(shè)計(jì)，特別是高達(dá)2.4GHZ的高頻設(shè)計(jì)，需要更多的專業(yè)知識(shí)。 
　　2、零件愈來(lái)愈小，像QFN、LGA 等微型封裝的零件，0402/0201封裝的電阻、電容、電感等元件，都只有在顯微鏡下才能看清楚，已經(jīng)不能或者很難使用普通焊接工具自己手工焊接，而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)要求必需要這樣的封裝。 
　　3、軟件設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，特別是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，抗干擾，抗沖突，自組織，路由算法，低功耗等，涉及更多高級(jí)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)微控制器間（幾個(gè)到幾千個(gè)）通過(guò)無(wú)線連接，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)工作，和目前主要采用一個(gè)單片機(jī)，控制外圍的DIY，有本質(zhì)區(qū)別，也更加困難。 

　　我認(rèn)為DIY需要向高智慧化方向發(fā)展，從自己拿烙鐵，將一堆零散的零件，焊接組裝到一起，逐步過(guò)渡到由專業(yè)化工廠，專門根據(jù)DIY的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)適合DIY特點(diǎn)的套件，然后讓廣大電子愛(ài)好者集中在軟件開(kāi)發(fā)上進(jìn)行DIY，進(jìn)行創(chuàng)造性的，個(gè)人化的設(shè)計(jì)。這是因?yàn)橐詥纹瑱C(jī)和微控制器為核心的新一代電子技術(shù)，核心是單片機(jī)軟件，是以C語(yǔ)言為核心的嵌入式軟件設(shè)計(jì)，在這個(gè)方面，可以最大限度的發(fā)揮我們?nèi)祟惖闹腔郏枥L出五彩斑斕的軟件世界，給專業(yè)化生產(chǎn)的DIY的硬件注入新的靈魂，開(kāi)發(fā)出各種各樣的應(yīng)用，這個(gè)改變，是電子DIY的一次創(chuàng)新，將帶領(lǐng)DIY進(jìn)入一個(gè)以軟件創(chuàng)新為潮流的全新的境界。那么，有沒(méi)有專業(yè)工廠和公司愿意來(lái)為我們這些電子愛(ài)好者做這樣一個(gè)開(kāi)頭？不僅要質(zhì)量好，而且要價(jià)格低到人人都可以買得起，顯然不是賺大錢的事情。 

　　我設(shè)計(jì)了一個(gè)計(jì)劃，要將最新的低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)， ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，低功耗藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，低功耗Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)等等最新技術(shù)，都可以陸續(xù)做成可以DIY的套件，不僅要具有強(qiáng)大的直觀演示能力和軟件開(kāi)發(fā)功能，而且容易使用，價(jià)格也要低于目前市場(chǎng)上的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，讓大家都買得起。  

  
圖1 DIYRF-2510 

　　我和深圳無(wú)線龍科技的工程師們商議了這個(gè)計(jì)劃，他們非常支持我的想法。這家公司成了四年多，是一批朝氣蓬勃的年輕工程師團(tuán)隊(duì)，4年來(lái)他們其實(shí)一直在DIY這個(gè)領(lǐng)域，他們提出了“無(wú)線單片機(jī)”的概念，希望能夠?qū)o(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從大公司的實(shí)驗(yàn)室里，解放出來(lái)，成為每個(gè)電子工程師，單片機(jī)愛(ài)好者自己掌握的技術(shù)；他們和北京航空航天大學(xué)合作，已經(jīng)正式出版和發(fā)行了9本共約五百萬(wàn)字的《無(wú)線單片機(jī)叢書》（全國(guó)的書店和網(wǎng)上書店都可以容易買到）。更重要的，他們有自己的生產(chǎn)車間，有高精密SMT自動(dòng)生產(chǎn)線，包括激光定位，視覺(jué)定位等功能，專業(yè)大量生產(chǎn)高精度無(wú)線應(yīng)用產(chǎn)品和無(wú)線模塊。 

　　說(shuō)干就干，設(shè)計(jì)硬件，開(kāi)發(fā)軟件，準(zhǔn)備生產(chǎn)，一個(gè)月奮戰(zhàn)，這套低功耗基礎(chǔ)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)DIY套件就擺在我們面前，如圖1所示。這套系統(tǒng)可能和面前市場(chǎng)上的DIY系統(tǒng)完全不同，包含了三個(gè)功能： 
　　1、普通8051單片機(jī)學(xué)習(xí)功能 ，DIY RF-2510系統(tǒng)包括一個(gè)類似JTAG功能的非入侵式高級(jí)在線仿真器，在不占用單片機(jī)任何資源前提下，實(shí)現(xiàn)軟件下載，單步，斷點(diǎn)和在C語(yǔ)言水平下實(shí)時(shí)調(diào)試功能，支持功能強(qiáng)大的IAR 電子平臺(tái)C51編譯，調(diào)試環(huán)境。 
　　2、全功能基礎(chǔ)低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能展示和測(cè)試。 
　　3、SimpliciTI無(wú)線基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)軟件協(xié)議棧學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)功能，包括協(xié)議棧源代碼和表演軟件代碼；DIYRF-2510系統(tǒng)由一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)（兼作單片機(jī)在線仿真器），兩個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)成套而成，無(wú)線節(jié)點(diǎn)上有最新傳感器和按鍵，顯示功能, 系統(tǒng)全部工作在2.4GHZ 全球免執(zhí)照頻段。 

　　更大的驚喜是DIYRF-2510 無(wú)線節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)板上，都有一個(gè)無(wú)線模塊擴(kuò)展插座，在插座上擴(kuò)展上對(duì)應(yīng)的無(wú)線模塊，就可以容易升級(jí)到更高級(jí)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)DIY，例如我們下一個(gè)專題：DIY ZigBee網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)用同樣方法，我們也可以容易升級(jí)到我們陸續(xù)推出微功耗Wi-Fi、藍(lán)牙 DIY專題。 

　　大家可能會(huì)問(wèn)，這樣一套高級(jí)的無(wú)線和單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，我們買得起嗎？回答是：全套系統(tǒng)零售價(jià)僅僅為395元人民幣！為什么這樣廉價(jià)，是因?yàn)槲覀兝艘患夜S來(lái)“入伙”，充分利于他們的生產(chǎn)能力和零件批量采購(gòu)能力。我們和一家工廠和高科技公司，一起來(lái)將DIY進(jìn)行到底。 

　　目前萬(wàn)事俱備，讓我們裝上電池，連上USB電纜，開(kāi)始我們?cè)跓o(wú)線世界的翱翔… 

三、出發(fā)前，先熱身，學(xué)點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí) 

　　在我們出發(fā)準(zhǔn)備暢游無(wú)線網(wǎng)絡(luò)世界前，我們需要先簡(jiǎn)單了解一下，相關(guān)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。 
　　簡(jiǎn)單而言，最基本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是由無(wú)線節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)（也稱AP）通過(guò)無(wú)線電波互聯(lián)組成，而無(wú)線網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)的最基本組成單元是單片機(jī)加上無(wú)線收發(fā)芯片組成，隨著技術(shù)進(jìn)步，單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)芯片被集成到一個(gè)芯片中，這個(gè)芯片簡(jiǎn)稱為無(wú)線片上系統(tǒng)（SoC），我們也簡(jiǎn)稱為無(wú)線單片機(jī)。DIYRF-2510中，使用的是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的CC2510無(wú)線單片機(jī)，該單片機(jī)由一個(gè)高性能的8051微控制器和一個(gè)2.4GHZ的無(wú)線收發(fā)器集成組成，功能強(qiáng)大，價(jià)格低廉，芯片原理見(jiàn)圖2所示。

  
  
圖2 CC2510無(wú)線單片機(jī)電路原理圖 

　　無(wú)線節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)間，無(wú)線節(jié)點(diǎn)和無(wú)線網(wǎng)關(guān)間，要進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊，必然需要一個(gè)大家都明白的通訊規(guī)范和約定，這就是無(wú)線通訊的協(xié)議，DIYRF-2510中使用的無(wú)線通訊協(xié)議是免費(fèi)的SimpliciTI 通訊協(xié)議，協(xié)議非常小，只占了CC2510無(wú)線單片機(jī)32K閃存中的 ¼ ，大約8K字節(jié)。 

　　網(wǎng)絡(luò)間連接的結(jié)構(gòu)，稱為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌∟ETWORK TOPOLOGY），SimpliciTI 通訊協(xié)議是一種入門級(jí)別的通訊協(xié)議，只支持基本的星狀拓?fù)洌琒impliciTI 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3所示。 

  
圖3 SimpliciTI 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/EM>