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多串口轉(zhuǎn)WiFi多跳路由通訊實現(xiàn)一

串口轉(zhuǎn)WiFi在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用，工業(yè)控制領(lǐng)域通常距離比較遠(yuǎn)環(huán)境比較復(fù)雜。所以就有超遠(yuǎn)距離通訊的需求，通常我們使用多跳的方式實現(xiàn)WiFi遠(yuǎn)距離傳輸。即如果實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的A與C進(jìn)行通訊，我們可以在A與C之間增加一個模塊B，這樣，B充但重疾的作用。以下以simpleWiFi的S2W-M02以及S2W-M03中所實現(xiàn)的多跳機(jī)制進(jìn)行描述。S2WM02、S2WM03已經(jīng)穩(wěn)定的運用到了很多超長距離通訊環(huán)境，該算法穩(wěn)定性以及大量現(xiàn)場驗證。并且該系列串口轉(zhuǎn)WiFi模塊可以實現(xiàn)2串口、雙串口、3串口和多串口的通訊，各個通訊相互完全獨立，可以同時支持多個串口設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

開發(fā)基于標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)的多跳路由網(wǎng)關(guān)主要有如下兩個典型應(yīng)用：

1、通過網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)公網(wǎng)（如Internet）與自組網(wǎng)設(shè)備之間互聯(lián)互通，如下圖典型應(yīng)用場景1所示；

2、通過在S2W-M02上運行多跳路由協(xié)議，并配置無線網(wǎng)卡工作在WiFi自組網(wǎng)模式，方便用戶與自組網(wǎng)中的設(shè)備通信，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。如下圖典型應(yīng)用場景2所示。

應(yīng)用場景一

應(yīng)用場景二

1. 設(shè)計原理

多跳路由模塊主要功能是無線路由，必須依附于操作系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧，因此設(shè)計時需要充分考慮TCP/IP協(xié)議棧特性。

軟件架構(gòu)圖

1、多跳路由模塊核心算法模塊為在最中心黃色區(qū)域，被其他各個模塊包圍，其實現(xiàn)需要依賴于其他模塊的參與。

2、最下面Platform config層供其他所有模塊調(diào)用，其封裝了操作系統(tǒng)的通用處理。

3、而中間netif、ipq以及sock等模塊主要負(fù)責(zé)與TCP/IP協(xié)議棧交互。

4、多跳路由模塊主功能模塊在最上層，主要負(fù)責(zé)模塊初始化、啟動加載、管理資源、卸載等功能。

多跳路由器協(xié)議最終應(yīng)用場景

無線網(wǎng)絡(luò)在實際應(yīng)用中，大多都是通過一個或多個網(wǎng)關(guān)節(jié)點，將數(shù)據(jù)傳送到公網(wǎng)。然后用戶可以遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的狀態(tài)。

如上圖所示，傳感器節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點，通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)與公網(wǎng)服務(wù)器的連接。上圖描述了Adhoc網(wǎng)絡(luò)中只有一個網(wǎng)關(guān)的情況，如果Adhoc網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域較大，只有一個網(wǎng)關(guān)就無法滿足要求，因為很可能處于Adhoc網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點需要通過幾十甚至上百跳（路由轉(zhuǎn)發(fā)），才能將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，這樣難免會造成數(shù)據(jù)的丟失。因此，覆蓋大面積的Adhoc網(wǎng)絡(luò)，需要有多個網(wǎng)關(guān)共同分擔(dān)節(jié)點信息采集。

上述算法已經(jīng)大量的應(yīng)用到了現(xiàn)場，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的多跳通訊。參考simpleWiFi的S2W-M02多串口2串口3串口雙串口以及三串口的通訊模塊。后續(xù)文章會詳細(xì)介紹多跳路由算法實現(xiàn)。