無線數(shù)據(jù)傳輸范文
時(shí)間：2023-03-15 17:50:58
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篇1
【關(guān)鍵詞】 射頻收發(fā)器 單片機(jī) 串口
【Abstract】 Propose a low-cost design of universal wireless data transmission system with universal serial ports， which can communicate with other terminals by serial ports. The system consists of RF transceiver， single chip and universal serial ports. Single chip microcomputer simulates hardware SPI interface by I/O interfaces and connects RF transceivers. It extends serial ports by STC232 chips. The circuit diagram and application schemes are provided. Point-to-point wireless communications can be achieved between two data terminals， two digital phones， or two low speed multimedia terminals.
【Key words】 RF transceiver single chip serial port
無線數(shù)據(jù)傳輸具有安裝方便、不需要布線、通信距離遠(yuǎn)、成本低、效率高的諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在野外通信、軍事通信、工業(yè)無線網(wǎng)、智能家居等領(lǐng)域中。本文提出一種低成本的通用無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配備通用串行接口，可與所有具備通用串口的通信終端相連，最大無線通信速率可以達(dá)到1Mbit/s。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
串口無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)總體方案如圖1所示，由nRF24L01射頻收發(fā)器實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸，STC232收發(fā)器擴(kuò)展RS232串口，實(shí)現(xiàn)用戶接入，系統(tǒng)中央控制器為STC89C52單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻收發(fā)器和232收發(fā)器的控制，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存處理。任何具備RS232串口的通信終端都可接入該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最高1M bit/s的無線數(shù)據(jù)傳輸。
2 nRF24L01射頻收發(fā)機(jī)
nRF24L01是一款工業(yè)級(jí)內(nèi)置硬件鏈路層協(xié)議的低成本單芯片廣播式無線射頻收發(fā)器。該器件工作于2.4GHz全球開放頻段，內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，其輸出功率和通信頻道可通過程序配置。
nRF24L01結(jié)構(gòu)如圖2所示。通過設(shè)置PWR_UP、CE、CS三個(gè)引腳，可使nRF24L01分別工作于接收/發(fā)送模式、配置模式、睡眠模式、關(guān)閉模式。當(dāng)nRF24L01處于接收/發(fā)送模式時(shí)，可工作于兩種狀態(tài)：無線射頻模式和直接發(fā)送模式[1][2]。
3 STC89C52單片機(jī)
STC89C52是一種帶8K字節(jié)可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。該器件采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容[3]。
STC89C52單片機(jī)擁有256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路，是一種價(jià)格低廉的通用微處理器。
4 無線模塊與單片機(jī)的連接
單片機(jī)通過6個(gè)控制和數(shù)據(jù)信號(hào)線與nRF24L01相連接，如圖3所示。其中CSN為芯片的片選線，SCK為SPI時(shí)鐘，MISO和MOSI分別為SPI數(shù)據(jù)輸出和輸入，IRQ為可屏蔽中斷信號(hào)，CE為芯片模式控制線。CSN、SCK、MISO、MOSI構(gòu)成了nRF24L01的硬件SPI端口。
nRF24L01與單片機(jī)的連接主要是nRF24L01的硬件SPI端口的連接，單片機(jī)可用I/O口P0.1-P0.4模擬硬件SPI口，IRQ和CE分別接單片機(jī)的P0.5和P0.0口。
5 RS232串口的擴(kuò)展
如圖3所示，采用STC232芯片擴(kuò)展一個(gè)RS232通用串口，STC232收發(fā)器的TTL/CMOS數(shù)據(jù)輸入端口TIN和數(shù)據(jù)輸出端口ROUT分別與單片機(jī)的TXD（P3.1）和RXD（P3.0）相連接，用于接收和發(fā)送與單片機(jī)之間通信的數(shù)據(jù)，STC232收發(fā)器的RS232端口RIN和TOUT連接在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)DB9插座上，插座可與RS232接口的通信終端相連接。
6 無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用方案
圖4為串口通用無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的典型應(yīng)用方案，該傳輸系統(tǒng)尚不具備多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)互通功能，最典型的應(yīng)用是兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線通信。數(shù)據(jù)終端、數(shù)字話機(jī)、低速多媒體終端可通過RS232串口連接無線傳輸系統(tǒng)，與通信對(duì)端的終端進(jìn)行無線通信，其最高無線通信速率為1Mbps。
7 結(jié)語(yǔ)
本文提出的一種串口無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用能力強(qiáng)，所有具備通用串口的通信終端都可以連接此無線傳輸系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)無線通信。基于此無線傳輸系統(tǒng)，用戶可以很方便的實(shí)現(xiàn)無線語(yǔ)音通信、無線數(shù)據(jù)通信、無線視頻傳輸。
參考文獻(xiàn)：
[1]Nordic Semiconductor. nRF24L01 Single Chip 2.4GHz Transceiver Product Specification，2007.
篇2
關(guān)鍵詞：無線收發(fā)芯片；數(shù)據(jù)傳輸模塊；數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)；FSK
中圖分類號(hào)：TN914.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1004-373X(2008)06-149-04
Design of Wireless Data Transmission Module Based on TH7122.1 Chip
ZHANG Dongbin ZHU Wenzhang2，GUO Donghui1
(1.Xiamen University，Xiamen，361005，China；2.Xiamen University of Technology，Xiamen，361005，China)
Abstract：TH7122.1 is a wireless transceiver chip with low power consumption designed by Melexis Corporation in Belgium.This paper introduces its functions based on which gives the design of half-duplex wireless data transmission module.Debugging result shows that the module works stability and reliability.This module can be used to achieve wireless data communication systems with simple structure and stable performance.It has practical value in some short-range wireless application，also has reference value to the design of other wireless application system.
Keywords：wireless transceiver chip；data transmission module；data communication system；FSK
基金項(xiàng)目：福建省自然科學(xué)基金計(jì)劃資助項(xiàng)目(A0410007)、福建省科技重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家教育部新世紀(jì)人才計(jì)劃項(xiàng)目的聯(lián)合資助
目前，短距離無線通信已經(jīng)越來越普遍，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越多，包括：無線抄表、車輛監(jiān)控、機(jī)器人控制、數(shù)字音頻及圖像傳輸，還有無線耳機(jī)，無線鼠標(biāo)鍵盤等。凡是布線繁雜或不允許布線的場(chǎng)合都希望能通過無線方案來解決。大量射頻IC芯片的開發(fā)使得無線通信系統(tǒng)的開發(fā)周期縮短，成本也越來越低。基于各種射頻IC芯片如Nordic公司的nRF系列射頻IC，Chipcon公司的CC系列射頻IC，Integration公司的IA系列射頻IC以及其他的射頻IC等的設(shè)計(jì)都為無線傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)提供了各式的方案[1]。本文中無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)是基于Melexis公司的TH系列無線收發(fā)芯片TH7122.1，是實(shí)現(xiàn)無線傳輸?shù)牧硪环N方案。該設(shè)計(jì)通過兩PC的串口實(shí)現(xiàn)兩邊數(shù)據(jù)的無線傳輸，具有功耗低、軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單與通信穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。
1 芯片功能
1.1 主要特性
TH7122.1[2，3]是全集成FSK/FM/ASK收發(fā)芯片；可應(yīng)用于低功耗多通道或單通道半雙工數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可工作在ISM頻段及SRD頻段；具有2種使用模式：?jiǎn)螜C(jī)用戶模式(Stand-alone User Mode)和可編程用戶模式(Programmable User Mode)；在單機(jī)用戶模式下，工作于4個(gè)固定的頻點(diǎn)之一：315/433.92/868.30/915 MHz；在可編程用戶模式下，工作頻率范圍可設(shè)定在300～930 MHz之間，還可以通過使用一個(gè)外部壓控振蕩變?nèi)荻O管使他的最低工作頻率降至27 MHz，利用芯片集成的串行控制接口(SCI)對(duì)其進(jìn)行配置；4種不同的工作狀態(tài)(Standby/Receive/Transmit/Idle)；極低的電流消耗(待機(jī)狀態(tài)下電流50 nA)；寬的工作電壓范圍(2.2～5.5 V)；最高FSK數(shù)據(jù)傳輸速率為115 kb/s，ASK數(shù)據(jù)傳輸速率為40 kb/s；接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)輸出；可變RF功率范圍為-20～+10 dBm；接收靈敏度達(dá)-105 dBm(@FSK with 180 kHz IF filter BW)/-107dBm(@ASK with 180 kHz IF filter BW )。
1.2 引腳及內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
芯片采用LQFP封裝，引腳結(jié)構(gòu)如圖1所示，pin9～25為發(fā)射部分相關(guān)引腳，pin1～8及pin26～32為接收部分相關(guān)引腳。
其中TE/SDTA，RE/SCLK，F(xiàn)S0/SDEN，F(xiàn)S1/LD這4個(gè)引腳帶有復(fù)用功能，在SUM模式下啟用第1個(gè)功能，TE和RE用于設(shè)置工作狀態(tài)，F(xiàn)S0和FS1則用于選擇工作頻率；在PUM模式下啟用第2個(gè)功能，SDTA，SCLK和SDEN組成串行控制接口(SCI)，用于寫入控制字；LD用于相位一致性檢測(cè)。
芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括：可變?cè)鲆娴牡驮肼暦糯笃?LNA)、混頻器(MIX)、中頻放大器(IF)、FSK解調(diào)器、運(yùn)算放大器(OA1，OA2)、ASK解調(diào)器、數(shù)字邏輯串行控制接口(SCI)、功率放大器(PA)、鎖相環(huán)合成器(PLL Synthesizer)等。其主要模塊是1個(gè)可編程的鎖相環(huán)合成器，他由參考基準(zhǔn)振蕩器(RO)、N/R頻率字寄存器、電荷泵(CP)、相位/頻率檢測(cè)器(PFD)及壓控振蕩器(VCO)組成，在發(fā)射模式下產(chǎn)生載波頻率；在接收模式下產(chǎn)生本地振蕩信號(hào)，采用超外差接收方式。
工作過程：接收時(shí)，從天線感應(yīng)到的RF信號(hào)經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)后由LNA放大，之后經(jīng)MIX下變頻到10.7 MHz的中頻再放大、濾波，最后解調(diào)輸出，ASK與FSK的解調(diào)輸出取自O(shè)UT_DTA，F(xiàn)M的解調(diào)輸出取自O(shè)UT_DEM。發(fā)射時(shí)，基帶調(diào)制數(shù)據(jù)有2種輸入方式，一是由IN_DTA端輸入的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制方式，二是經(jīng)由LF端輸入的稱為直接VCO調(diào)制的方式；VCO的輸出信號(hào)經(jīng)PA功率放大后，再經(jīng)過匹配網(wǎng)絡(luò)由天線發(fā)射出去。
篇3
關(guān)鍵詞：GPRS模塊;RS 232;LPC2138;AT命令;ARM
中圖分類號(hào)：TN9295文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1004373X(2008)1903903
Design of Wireless Data Transmission System Engineering Based on ARM/GPRS
HOU Guocheng1，YANG Hongye2，F(xiàn)ENG Jiapeng3，CAO Junqin4
(1.Dalian Meteorological Bureau，Dalian，116001，China；2.Inner Mongolia University of Technology，Hohhot，010051，China;
3.Taiyuan Institute of China Coal Research Institute，Taiyuan，030001,China；4.Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan，030024，China)
Abstract：Along with the wide application of single chip computer and ARM technique as well as the development of integrated chip technique,GPRS general grouping wireless service is attached with more importance by people in the current teledata transmission,telemetering and remote control.Therefore,secondary product and quality goods developed and designed according to the techniques mentioned are obtaining enormous promotion and application.The data transmission terminal design based on WAVECOM Q2406B Module and ARM7 LPC2138 are elaborated,and partial hardware electric diagram,software flowchart and program code are provided.
Keywords：GPRS module；RS 232；LPC2138；AT command；ARM
隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，依托移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service,GPRS)是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。因此，GPS車載終端、自動(dòng)抄表系統(tǒng)等遠(yuǎn)程遙測(cè)遙控系統(tǒng)利用GPRS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸將成為今后發(fā)展的趨勢(shì)。本文以ARM7 LPC2138與WAVECOM的Q2406B無線通信模塊為例具體介紹實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄒ约瓣P(guān)鍵技術(shù)。
1 GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議分析和實(shí)現(xiàn)
GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端利用GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的全雙工數(shù)據(jù)通信。終端需附著GPRS網(wǎng)絡(luò)，登陸Internet與連接其上的任意一臺(tái)普通PC機(jī)建立數(shù)據(jù)鏈路并隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。完成這一過程必須實(shí)現(xiàn)GPRS的附著和PDP(Packet Data Protocol,分組數(shù)據(jù)協(xié)議)上下文的激活。通過GPRS的附著登記用戶信息，對(duì)用戶進(jìn)行移動(dòng)性管理；激活過程用于激活I(lǐng)P協(xié)議,保證數(shù)據(jù)能以IP報(bào)的形式進(jìn)行傳送,使移動(dòng)臺(tái)與GGSN(Gateway GPRS Support Node，網(wǎng)關(guān)GPRS節(jié)點(diǎn))建立一條邏輯通路，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
可見，激活過程是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵,它由中央控制器軟件來實(shí)現(xiàn)。分組數(shù)據(jù)協(xié)議的激活涉及到網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)協(xié)議,如PPP協(xié)議、LCP(Link Control Protocol,鏈路控制協(xié)議)、NCP(Network Control Protocol,網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議)、PAP(Password Authentication Protocol,密碼認(rèn)證協(xié)議) 和IPCP( Internet Protocol Control Protocol,Internet 協(xié)議控制協(xié)議)等。
協(xié)議實(shí)現(xiàn)過程如下：
系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要思路是微處理器通過發(fā)送AT指令控制GPRS模塊建立無線信道、完成數(shù)據(jù)傳輸。用AT指令實(shí)現(xiàn)以上協(xié)議并完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟襟E如下：
(1) 設(shè)置接入網(wǎng)關(guān)：AT#CGDCONT=1，“IP”， “CMNET”;
(2) GPRS 網(wǎng)絡(luò)附著： AT+CGATT=1;
(3) 激活GPRS模式：AT+GPRSMODE=1;
(4) 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)名稱：AT#APNSERV= “CMNET”;
(5) 請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)連接：AT#CONNECTIONSTART;
(6) 設(shè)置上位機(jī)的IP地址：AT#TCPSERV=“*”;
(7) 設(shè)置上位機(jī)偵聽的端口準(zhǔn)備與客戶端通信： AT#TCPPORT=“6800”;
(8) 打開與上位機(jī)的連接：AT#OTCP;
(9) 斷開GPRS網(wǎng)絡(luò)連接：AT#CONNECTIONSTOP;
(10) 取消GPRS附著：AT+CGATT=0。
在完成GPRS數(shù)據(jù)傳輸過程中，以上AT命令均必須設(shè)置，但相鄰AT命令間要有一定延時(shí)，經(jīng)驗(yàn)證，約3 s即可。
2 數(shù)據(jù)傳輸終端的硬件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)硬件框圖
系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。
2.2 系統(tǒng)硬件組成
2.2.1 微控制器
系統(tǒng)中,微控制器選用PHILIPS公司的LPC2138。LPC2138的典型特性如下(僅列舉與本終端設(shè)計(jì)密切相關(guān)的部分,如圖2所示):
多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、2個(gè)高速I2C接口(400 kb/s)、SPI和SSP(具有緩沖功能，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可變)。
支持ISP(通過UART0實(shí)現(xiàn))和IAP，扇區(qū)擦除或整片擦除的時(shí)間為400 ms，1 ms可編程256 B。
2個(gè)32位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，內(nèi)置看門狗。
CPU操作電壓范圍：3.0~3.6 V(3.3 V±10%)，I/O口可承受5 V的最大電壓。
2.2.2 串口電平轉(zhuǎn)換
LPC2138串口通過SP3232E完成TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換后與GPRS模塊相連接,實(shí)現(xiàn)模塊初始化和數(shù)據(jù)收發(fā)。同時(shí)可擴(kuò)展串口與其他嵌入式系統(tǒng)或PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如圖3所示。
2.2.3 GPRS模塊WAVECOM Q2406B
GPRS模塊選用法國(guó)WAVECOM的Q2406B，該模塊內(nèi)置TCP/IP協(xié)議并提供了9針的標(biāo)準(zhǔn)RS 232接口。模塊大致原理圖及其與SIM卡的連接如圖4所示。
3 數(shù)據(jù)傳輸終端的軟件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的核心部分是微控制器LPC2138與GPRS模塊的通信，兩者間需定義通信協(xié)議、規(guī)定幀格式，通過AT指令實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)的附著、PDP激活、Internet的接入及數(shù)據(jù)傳輸。
3.1 AT指令調(diào)試及波特率的設(shè)置
微控制器以一定的協(xié)議向模塊發(fā)送AT指令，接收模塊執(zhí)行指令后的返回值,并進(jìn)行相應(yīng)校驗(yàn)。在Windows自帶的超級(jí)終端中利用AT+IPR=“波特率”指令設(shè)置無線通信模塊的波特率,并通過命令后加“;&W”將所設(shè)值存儲(chǔ)在模塊E2PROM中，掉電后不會(huì)丟失(如：AT+IPR=“115200”;&W)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中通信的不暢通常是由于波特率不匹配造成。
3.2 建立連接
為了方便程序設(shè)計(jì)，增強(qiáng)程序可讀性，將建立連接所需的AT命令以字符串形式存放于AT命令緩存區(qū)，所需多條AT指令長(zhǎng)度不一且發(fā)送順序不可改變，為了有效控制每條AT指令、提高CPU利用率需將AT指令緩存區(qū)設(shè)置為指針數(shù)組形式，在建立連接時(shí)通過循環(huán)調(diào)用字符串發(fā)送函數(shù)將這些AT命令發(fā)送，相鄰AT命令間要有2~3 s的延時(shí)，所以每發(fā)送完一條AT命令都要調(diào)用一個(gè)3 s的延時(shí)子程序，然后通過串口中斷接收函數(shù)接收AT命令返回值來判斷連接是否成功。需要注意的是AT命令均以回車符作為結(jié)束標(biāo)志，并以字符串形式傳送，因此在定義AT命令緩存區(qū)時(shí)一定要注意轉(zhuǎn)義字符的使用。
3.3 數(shù)據(jù)傳輸
在與上位機(jī)連接成功后，通過字符串發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)緩存區(qū)仍需設(shè)置為指針數(shù)組形式,發(fā)送數(shù)據(jù)的原理與建立連接時(shí)的基本相同，圖5是系統(tǒng)程序流程圖。
下面是用串口中斷發(fā)送字符串的函數(shù)舉例。
********************
函數(shù)名稱：UART0SendStr()
函數(shù)功能：向串口發(fā)送字符串
入口參數(shù)：str要發(fā)送的字符串的首地址指針
********************
void UART0_SendStr( char const *str)
{
Str_Send_P = str;
U0THR = *Str_Send_P++;
U0IER|=0x02;//開啟THRE中斷
}
在中斷發(fā)送程序中的處理為：
switch(IIR & 0x0e)
{
case0x02: //利用THRE中斷，發(fā)送字符串
if((*Str_Send_P)!=′\\0′)
U0THR = *Str_Send_P++;
else
U0IER&=(~0x02);//關(guān)發(fā)送中斷
break;
…
}
3.4 斷開連接
數(shù)據(jù)鏈路的釋放可通過發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束標(biāo)志“+++”實(shí)現(xiàn)，但必須延時(shí)一定時(shí)間后再發(fā)送斷開連接指令：
AT#CONNECTIONSTOP
AT+CGATT=0
4 結(jié) 語(yǔ)
本文在介紹GPRS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，為L(zhǎng)PC2138實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)傳輸提供了一種通用的解決方案，通過以上的軟硬件設(shè)計(jì)，可以實(shí)時(shí)地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。此方案稍做修改便可移植到GPS車載終端、自動(dòng)抄表等實(shí)際應(yīng)用工程中。
參考文獻(xiàn)
［1］周立功.深入淺出ARM7-LPC213X/214X［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2006.
［2］譚浩強(qiáng).C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)［M］.2版.北京:清華大學(xué)出版社，2001.
［3］劉旭，張其善.一種基于GPRS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)［J］.遙測(cè)遙控,2003,24(1):42-45,49.
［4］趙茂泰.智能儀器原理及應(yīng)用［M］.2版.北京:電子工業(yè)出版社，2004.
［5］平，曹巧媛，曹琳琳，等.單片機(jī)原理及接口［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.
［6］童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.3版.北京：高等教育出版社，2001.
［7］姜立東，姜雪松.Protel DXP原理圖與PCB設(shè)計(jì)［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2004.
［8］WAVECOM company.Q2406 and Q2426 Product Specification.Version001［Z］.2002.
［9］WAVECOM company.AT Commands Interface Guide.Version1.00［Z］.2001.
［10］WAVECOM company.AT commands for GPRS.Version 1.8［Z］.2002.
作者簡(jiǎn)介
侯國(guó)成 男，1962年出生，天津薊縣人，工程碩士，大連市氣象局處長(zhǎng)、高級(jí)工程師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和JAVA企業(yè)應(yīng)用。
楊宏業(yè) 男，1962年出生，呼和浩特人，教授，碩士生導(dǎo)師。研究方向?yàn)榍度胧杰浻布到y(tǒng)、車載導(dǎo)航及應(yīng)急通信系統(tǒng)。
篇4
關(guān)鍵詞：起再生
曼徹斯持編碼
無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議
中圖分類號(hào)；TN919.3
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1002-2422(2010)03-0130-03
1曼徹斯特編碼和超再生解調(diào)電路特點(diǎn)
曼徹斯特編碼是一種同步時(shí)鐘編碼技術(shù)。曼徹斯特編碼中。每一位的中間有跳變，即用從高到低跳變表示“1”，從低到高跳變表示“0”。(見圖1)。這種編碼方式的好處是，在位中間的跳變既是數(shù)據(jù)信息，也是時(shí)鐘信息，因而接收方可以通過對(duì)時(shí)鐘信息的提取消除傳輸長(zhǎng)數(shù)據(jù)導(dǎo)致的積累誤差。另一方面，每位的跳變消除了直流分量，消除了數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)長(zhǎng)高或長(zhǎng)低的可能，避免了由于發(fā)送和接收機(jī)對(duì)直流量不敏感導(dǎo)致的電平自動(dòng)翻轉(zhuǎn)。因而曼徹斯特編碼具有自同步能力和良好的抗干擾性能。
超再生解調(diào)電路在收音機(jī)中已有使用。最簡(jiǎn)單的超再生解調(diào)電路只需1個(gè)三極管，電路簡(jiǎn)單、成本低、功耗低、接收靈敏度高。但抗干擾能力差，性能不穩(wěn)定，頻率點(diǎn)易飄移。
超再生解調(diào)電路的一個(gè)很大的特點(diǎn)是由于電路的高增益，在未收到信號(hào)時(shí)，受外界雜散噪聲和內(nèi)部自身熱噪聲的干擾，會(huì)在輸出端產(chǎn)生一個(gè)特有的噪聲信號(hào)―超噪聲。超噪聲的頻率范圍在0.3-0.5kHz之間，且噪聲電平很高。在收到信號(hào)后，超噪聲會(huì)被抑制。
2通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本協(xié)議所使用通信系統(tǒng)由發(fā)送模塊和接收模塊組成。發(fā)送模塊包括單片機(jī)、OOK調(diào)制電路和發(fā)射天線(見圖2)。接收模塊包括接收天線、超再生解調(diào)電路、單片機(jī)(見圖3)。
3通信協(xié)議設(shè)計(jì)
協(xié)議分3部分：數(shù)據(jù)(4.1)、同步信號(hào)頭(4.2)和引導(dǎo)序列(4.3)。
3，1數(shù)據(jù)編解碼
數(shù)據(jù)編碼采用曼徹斯特編碼。
信號(hào)的解碼是單位時(shí)間判斷上升或下降沿的過程。以每次延時(shí)t說明。
從第一位信號(hào)的1／4處開始檢測(cè)。每2t時(shí)間檢測(cè)一次，即每位信號(hào)檢測(cè)2次，檢測(cè)點(diǎn)分別在1／4和3／4處。比較兩次電平，并判斷是上升沿還是下降沿即可知是“0”還是“1”。(見圖4)
在強(qiáng)干擾環(huán)境下，可以把每位前后2t時(shí)間再均勻分成3段，每段檢測(cè)一次，取出現(xiàn)多的那個(gè)電平，有效消除突發(fā)干擾。
這里有兩個(gè)問題：
一是如何保持發(fā)送和接收的時(shí)鐘同步。兩片不由同一晶振提供時(shí)鐘的單片機(jī)時(shí)鐘頻率必然存在誤差。在程序編寫時(shí)固然可以通過設(shè)置延時(shí)函數(shù)中參數(shù)的大小來精確調(diào)節(jié)發(fā)送和接收時(shí)鐘使其在短時(shí)間內(nèi)同步，但由于溫度等原因還是會(huì)造成時(shí)鐘頻率的偏移而產(chǎn)生積累誤差，這將使傳送長(zhǎng)數(shù)據(jù)時(shí)在后期因同步問題不能夠正確解碼。
解決思路是接收端通過不斷提取發(fā)送端曼徹斯特碼中的時(shí)鐘信息讓程序自動(dòng)跟蹤調(diào)整時(shí)鐘，使兩者保持同步。具體方法：首先確保單片機(jī)延時(shí)函數(shù)參數(shù)設(shè)置合理，使發(fā)送接收開始時(shí)幾乎同步。同時(shí)使延時(shí)函數(shù)中延時(shí)參數(shù)自適應(yīng)，即在接收時(shí)每個(gè)電平檢測(cè)點(diǎn)延時(shí)t秒后(跳變沿附近)再檢測(cè)一次，如果這時(shí)檢測(cè)到的信號(hào)與檢測(cè)點(diǎn)電平一致，則說明延時(shí)時(shí)問不夠，延時(shí)函數(shù)中參數(shù)自動(dòng)加一個(gè)小量使以后的延時(shí)時(shí)間略微加長(zhǎng)；相反如果這時(shí)檢測(cè)到的信號(hào)與檢測(cè)點(diǎn)電平相反，則說明延時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)，延時(shí)函數(shù)中參數(shù)自動(dòng)減一個(gè)小量使以后的延時(shí)時(shí)間略微縮短。
二是如何判斷第一位的開始。這需要同步信號(hào)頭。
3，2同步信號(hào)頭
為了判斷第一位的開始，發(fā)送方需要先發(fā)送一個(gè)同步信號(hào)向接收方表示第一位數(shù)據(jù)何時(shí)開始發(fā)送。由于曼徹斯特編碼每位反轉(zhuǎn)一次，最長(zhǎng)的高(或低)電平時(shí)間為1位數(shù)據(jù)時(shí)間(即4t)，所以可以用大于1位數(shù)據(jù)時(shí)間的高(或低)電平來做同步信號(hào)。一般使用2-4位。太長(zhǎng)的高(或低)電平發(fā)送和接收機(jī)都不敏感，容易自己反轉(zhuǎn)。
接收方檢測(cè)方法以3位長(zhǎng)高為例。接收方檢測(cè)到高電平后，先延時(shí)時(shí)間t再檢測(cè)一次，以后每過2t時(shí)間檢測(cè)一次，如果包括第一次在內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到7個(gè)高電平，則同步成功，延時(shí)2t后開始接收實(shí)際數(shù)據(jù)。如果同步過程中出現(xiàn)低電平，則失敗，同步程序復(fù)位，前面積累的狀態(tài)清空，重新檢測(cè)同步信號(hào)。(見圖5)
同步信號(hào)頭的加入解決了第一位數(shù)據(jù)何時(shí)開始的問題，但是在超再生解調(diào)電路中這樣仍然無法正常傳輸數(shù)據(jù)一同步信號(hào)之前接收方檢測(cè)出的必須是低電平，否則將出現(xiàn)由同步信號(hào)變長(zhǎng)導(dǎo)致的檢測(cè)點(diǎn)錯(cuò)誤。這在無信號(hào)接收時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)噪聲的超再生接收機(jī)上是很容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤。因此需要再加入引導(dǎo)序列。
3，3引導(dǎo)序列
引導(dǎo)序列的作用有兩個(gè)：
一是提高接收端抗超噪聲干擾能力。如果不加入引導(dǎo)序列，又長(zhǎng)又高的超噪聲與同步信號(hào)先后到達(dá)，就會(huì)引起同步信號(hào)頭變長(zhǎng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)接收的失敗。(見圖6)。
二是確保實(shí)際數(shù)據(jù)在發(fā)送時(shí)編碼信道已穩(wěn)定建立。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，信號(hào)發(fā)送與接收的穩(wěn)定需要一定的時(shí)間。以發(fā)送方波為例，信號(hào)源產(chǎn)生一串占空比50％的方波模擬一串編碼后的“0”(或“1”)加在發(fā)送電路，并用雙蹤示波器在接收端觀察解調(diào)信號(hào)并與發(fā)送方波對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在信號(hào)發(fā)送與接收的初始階段，解調(diào)出的方波占空比不為50％，這種偏差隨發(fā)送時(shí)間的增加逐漸消失，最后達(dá)到解調(diào)出的方波與原始信號(hào)波形一致而只存在一個(gè)相位差。(見圖7)
分析可知，方波不僅可以很好的與無規(guī)律的超噪聲區(qū)別開，且矩形波占空比是判斷編碼信道已穩(wěn)定的很好依據(jù)。因此以方波為引導(dǎo)序列。
為了讓引導(dǎo)序列最好的體現(xiàn)實(shí)際數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確度，可以用脈寬、占空比與實(shí)際數(shù)據(jù)一樣的方波序列，即一串曼徹斯特編碼的“1”，其長(zhǎng)度與電路性能和環(huán)境干擾的強(qiáng)弱有關(guān)。
接收方對(duì)引導(dǎo)序列的檢測(cè)與對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的檢測(cè)一樣，僅第一次稍有區(qū)別。接收方以高電平到來處(即上跳沿)為起始，先延時(shí)t檢測(cè)一次，之后每次延時(shí)2t檢測(cè)。如果能連續(xù)檢測(cè)到N個(gè)(4-6個(gè))“1”，說明編碼信道已穩(wěn)定，能正確接收實(shí)際數(shù)據(jù)，接收方進(jìn)入等待同步信號(hào)頭到來的狀態(tài)；如果中間出錯(cuò)，說明信道還未穩(wěn)定或是噪聲干擾嚴(yán)重，則檢測(cè)程序復(fù)位，前面積累的狀態(tài)清空，重新判斷引導(dǎo)序列。另外，為了不與同步信號(hào)重疊，引導(dǎo)序列的最后一個(gè)電平狀態(tài)須與同步信號(hào)電平相反。以N=3為例，(見圖8)。
4協(xié)議測(cè)試
(1)測(cè)試條件：用所述通信系統(tǒng)，發(fā)送、接收電路均用兩節(jié)1.5V干電池供電。發(fā)送頻率：12MHz：發(fā)送、接收天線：線圈天線：接收距離：1m：傳輸方式：半雙工。
(2)測(cè)試方法：主機(jī)用線性疊加方法產(chǎn)生0-255之間的偽隨機(jī)數(shù)序列，每次連續(xù)取4個(gè)偽隨機(jī)數(shù)為一組，順序記錄，并用所述協(xié)議方式發(fā)送，然后等待數(shù)據(jù)返回。從機(jī)用所述協(xié)議方式接收數(shù)據(jù)并記錄。全部接收完后用與主機(jī)相同方式順序發(fā)回接收到的數(shù)據(jù)，然后等待再次接收數(shù)據(jù)。
主機(jī)接收返回?cái)?shù)據(jù)并與原數(shù)據(jù)對(duì)比，如果完全正確則發(fā)送下一組；如果錯(cuò)誤則紀(jì)錄出錯(cuò)數(shù)個(gè)數(shù)和所在位置，然后發(fā)送下一組；如果超時(shí)則紀(jì)錄超時(shí)一次，然后發(fā)送下一組。
用上述驗(yàn)證方法發(fā)送2500組數(shù)據(jù)。
(3)驗(yàn)證結(jié)果：錯(cuò)誤數(shù)個(gè)數(shù)0，超時(shí)數(shù)0。
(4)誤碼率：優(yōu)于10-4。
篇5
關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)；TD-LTE；RFID；數(shù)據(jù)加密
作者簡(jiǎn)介：張濤（1989—），男，四川內(nèi)江，本科，工程師；研究方向：信息安全。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，無線網(wǎng)絡(luò)也得到了極大的改進(jìn)。目前已經(jīng)誕生了4G，ZigBee，WiFi和Bluetooth等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線網(wǎng)絡(luò)因其組網(wǎng)簡(jiǎn)單、接入方便、移動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)在移動(dòng)蜂窩通信、無線局域網(wǎng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，開發(fā)了許多移動(dòng)通信軟件，比如高德地圖、手機(jī)銀行、移動(dòng)證券管理系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信過程中，都需要采用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線網(wǎng)絡(luò)在為人們提供邏輯業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的過程中，也面臨著黑客、木馬、病毒等潛在的安全威脅，阻礙了無線網(wǎng)絡(luò)在人們通信過程中的普及速度，需要采用嚴(yán)格的數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)，以防止數(shù)據(jù)遭到攻擊、篡改和破壞。
1無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及安全問題分析
目前，無線網(wǎng)絡(luò)采用的技術(shù)包括4G移動(dòng)通信技術(shù)、RFID技術(shù)、Bluetooth（藍(lán)牙）技術(shù)、ZigBee技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。
（1）4G移動(dòng)通信技術(shù)。4G移動(dòng)通信采用新的TD-LTE技術(shù)和FDD-LTE技術(shù)。4G通信技術(shù)已經(jīng)采用了多種高科技技術(shù)，比如能夠使用基于OFDM的多址接入方式，增強(qiáng)無線鏈路通信技術(shù)，采用高可靠性的軟件無線電技術(shù)和高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)智能天線分布和空時(shí)編碼通信技術(shù)，有效地提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩梢詽M足視頻圖片、文字聲音的傳輸，能夠支撐強(qiáng)大的高速移動(dòng)帶寬資源，已經(jīng)成為主流的移動(dòng)通信技術(shù)。
（2）RFID技術(shù)。RFID是一種無線射頻識(shí)別技術(shù)，這種技術(shù)可以有效地提高無線信號(hào)的傳輸、身份信息的驗(yàn)證等，RFID在工作過程中可以為每一個(gè)物品提供唯一的編碼標(biāo)識(shí)，采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、無線寬帶網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，以便能夠提高物品信息采集的關(guān)鍵功能，將其傳輸?shù)綗o線應(yīng)用軟件中，并且實(shí)現(xiàn)信息流的傳輸和共享。
（3）Bluetooth（藍(lán)牙）技術(shù)。Bluetooth（藍(lán)牙）技術(shù)是一種能夠支持智能手機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)、筆記本電腦、PDA等設(shè)備短距離通信的無線電技術(shù)。利用藍(lán)牙技術(shù)，眾多設(shè)備可以輕松連接在一起，不必構(gòu)建復(fù)雜的線路架構(gòu)，能夠簡(jiǎn)化設(shè)備布局。藍(lán)牙技術(shù)采用短包技術(shù)、快跳頻、分散式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)1Mbps，并且采用分時(shí)全雙工傳輸方式進(jìn)行通信。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)了許多應(yīng)用軟件，比如在公共安全事故現(xiàn)場(chǎng)，人們可以打開微信、微博、GPS等應(yīng)用軟件，將事故現(xiàn)場(chǎng)的照片信息、地理位置等傳輸?shù)綉?yīng)急管理中心，方便應(yīng)急管理人員快速救援，保護(hù)人們的公共安全。驢媽媽、攜程網(wǎng)和途牛網(wǎng)等旅游管理軟件可以在旅客游覽時(shí)拍攝沿途的風(fēng)景照片，并且在照片上顯示GPS位置信息和時(shí)間信息，以便驢友進(jìn)行瀏覽、展示和互動(dòng)。無線通信最重要的功能是傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù)，可以與人進(jìn)行預(yù)約交流，或者編輯短信發(fā)送到接收方，處理個(gè)人事務(wù)。但是，由于無線網(wǎng)絡(luò)具有天生的脆弱性，沒有有線的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕虼朔浅Ｈ菀自斐蓚鬏敂?shù)據(jù)遭到破壞，常見的無線網(wǎng)絡(luò)安全問題包括以下3個(gè)方面：
（1）無線網(wǎng)絡(luò)攻擊渠道多樣化。黑客技術(shù)也隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展不斷改進(jìn)，無線網(wǎng)絡(luò)受到的攻擊來源也更加廣泛，不僅僅包括病毒和木馬，還有一些專業(yè)的黑客組織盜取用戶傳輸信息，以便獲取不正當(dāng)?shù)睦妗Ａ硗猓羟赖陌l(fā)起者不僅僅是傳統(tǒng)的PC，同時(shí)還包括Ipad、華為Mate、蘋果iPhone、三星galaxy等智能終端，傳輸?shù)那栏佣鄻踊[蔽性也更強(qiáng)。
（2）無線網(wǎng)絡(luò)安全威脅智能化。隨著移動(dòng)計(jì)算、云計(jì)算和分布式計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)黑客制作的木馬和病毒隱藏周期更長(zhǎng)，破壞的范圍更加廣泛，安全威脅日趨智能化，這些安全威脅能夠時(shí)刻監(jiān)聽無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容，從中截取、破壞、篡改數(shù)據(jù)，給人們帶來嚴(yán)重的損失，并且非常容易擴(kuò)散到網(wǎng)上，侵害人們的隱私權(quán)、肖像權(quán)、名譽(yù)權(quán)。
2無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)
無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)包括有線等效加密（WEP）技術(shù)、WPA加密技術(shù)和WPA2加密技術(shù)，詳細(xì)描述如下：
（1）有線等效加密（WEP）技術(shù)。有線等效加密（WEP）技術(shù)是無線網(wǎng)絡(luò)一種專用的數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)。WEP技術(shù)采用rsa數(shù)據(jù)安全公司研發(fā)的rc4數(shù)據(jù)加密算法，該算法能夠提供有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)能力，客戶端接入數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸會(huì)采用一個(gè)共享的密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，密鑰的長(zhǎng)度包括40位到256位，密鑰越長(zhǎng)需要耗費(fèi)的解密時(shí)間就越長(zhǎng)，因此可以對(duì)數(shù)據(jù)提供強(qiáng)大的保護(hù)功能。但是，隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，WEP算法產(chǎn)生的密鑰具有可預(yù)測(cè)性，對(duì)于攻擊者來講，很容易截取和破解密鑰，存在嚴(yán)重的缺陷，已經(jīng)逐漸被WPA代替。WEP技術(shù)在WiFi領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，有效地保護(hù)了WiFi數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>
（2）WPA加密技術(shù)。WPA加密技術(shù)在WEP技術(shù)的基礎(chǔ)上采用動(dòng)態(tài)密鑰、消息完整性檢查機(jī)制、密鑰自動(dòng)更新機(jī)制，可以有效解決WEP加密技術(shù)存在的缺陷。WPA加密技術(shù)的認(rèn)證機(jī)制為802.1x+EAP，其可以通過第三方AAA服務(wù)器（Radius服務(wù)器）實(shí)施可擴(kuò)展性認(rèn)證協(xié)議，可以提升加密數(shù)據(jù)的破解難度。WPA在加密過程中采用“臨時(shí)密鑰完整性協(xié)議”（TKIP），這是一種新型的加密方法，其可以利用Radius服務(wù)器分發(fā)的密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并且密鑰的頭部增加至48位，增加了解密的難度。WPA為無線網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)提供一個(gè)完善的認(rèn)證機(jī)制，其可以根據(jù)用戶的認(rèn)證結(jié)果決定是否允許用戶接入無線網(wǎng)絡(luò)，認(rèn)證成功之后可以根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的大小選擇多種加密方式，并且對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行MIC編碼，以便保證用戶數(shù)據(jù)信息不會(huì)被篡改。WPA技術(shù)不僅在WiFi領(lǐng)域，其在ZigBee自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)、Bluetooth等都實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的安全傳輸，提高了無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐晟菩浴?/p>
（3）WPA2加密技術(shù)。WPA2數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)采用更加高級(jí)的加密標(biāo)準(zhǔn)，即為AES標(biāo)準(zhǔn)，是一種特定的計(jì)數(shù)器模式。計(jì)數(shù)器加密模式可以為用戶提供更加完善的加密服務(wù)，取代了原有的有線對(duì)等保密算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密并且保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性。WPA2在無線數(shù)據(jù)傳輸過程中，不僅支持企業(yè)無線局域網(wǎng)傳輸，同時(shí)可以在4G移動(dòng)通信中加密數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全傳輸，更有利于大范圍普及無線加密技術(shù)的安全性。
3結(jié)語(yǔ)
隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，人們已經(jīng)進(jìn)入了高速無線寬帶時(shí)期，通信傳輸速度的加快，必將帶動(dòng)無線應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此，更多的軟件開發(fā)公司研發(fā)智能應(yīng)用終端，提高人們工作、生活和學(xué)習(xí)的便捷性。通信傳輸?shù)念l繁需要采用更加嚴(yán)格的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，對(duì)于保證數(shù)據(jù)不受到篡改、攻擊和盜竊，保證人們通信數(shù)據(jù)的安全性、完整性，確保無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性，具有重要的作用和意義。
參考文獻(xiàn)
[1]任東林.數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)安全中的應(yīng)用分析[J].無線互聯(lián)科技，2014（3）:99-99.
[2]馬擎宇,張東.基于AES和ECC的遙測(cè)數(shù)據(jù)加密技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].艦船電子工程，2015（4）:78-81.
篇6
【關(guān)鍵詞】無線傳輸功能 智能丙酮 氣敏傳感器
丙酮也稱作二甲基酮，是屬于飽和脂肪酮系列中最簡(jiǎn)單形式的酮。無色的液體，有特殊氣味，能夠溶解于醋酸纖維與硝酸纖維，還能夠溶于乙醇和水等有機(jī)溶液。丙酮的用途很廣泛，常用作涂料和農(nóng)藥的原材料，醫(yī)用領(lǐng)域也經(jīng)常涉及。但丙酮也屬于易燃易爆的液體，和空氣相結(jié)合便迅速形成爆炸性的混合物。所以，在生產(chǎn)過程中一定要注意丙酮的保存，一旦泄露很容易發(fā)生安全事故。
由于丙酮的特殊性，現(xiàn)在普遍使用檢測(cè)丙酮?dú)怏w的傳感器，一般屬于廣譜型敏感器件，使用范圍較廣，在此基礎(chǔ)上研發(fā)一種無線傳輸功能的丙酮蒸汽傳感器有更高的應(yīng)用價(jià)值。無線傳輸功能的丙酮?dú)饷魝鞲衅鞑坏珣?yīng)用于數(shù)據(jù)監(jiān)控與反饋領(lǐng)域，還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。
一、氣敏薄膜的制備
實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)一般采用的是JCK一500E的磁控濺射儀進(jìn)行薄膜的制備。在不同的溫度進(jìn)行退火的樣品，丙酮?dú)怏w選擇性能和靈敏度也會(huì)有所不同并且在恢復(fù)的時(shí)間上也有差異。在700攝氏度退火處理工藝之后樣品對(duì)于丙酮?dú)怏w的選擇性有明顯的效果影響，但是對(duì)丙醇或者是究竟影響力會(huì)比較小。薄膜的靈敏度會(huì)很好的作用于丙酮?dú)怏w，可以達(dá)到57.368，恢復(fù)時(shí)間一般是2秒，此時(shí)的丙酮?dú)怏w的靈敏傳感器靈敏度可以表示為：s=R/Rs，式中：R，Rs分別代表元件在被測(cè)的氣體和空氣中的電阻值。
二、智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)的電路設(shè)計(jì)
（一）傳感器系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)的芯片是ARM，經(jīng)過嚴(yán)格的采樣電路檢測(cè)氣體，在控制電路和無線傳輸，再經(jīng)過顯示單元這一系列系統(tǒng)流程實(shí)現(xiàn)傳感器的功能。智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鲗?duì)氣體的濃度進(jìn)行采樣，并將其發(fā)送到ARM芯片LPC2131，然后讀取A/D轉(zhuǎn)換值與氣體濃度的計(jì)算，并得出氣壓值。電壓值的傳輸形式主要是無線發(fā)送，接收端是通過接收模塊進(jìn)行的，把無線數(shù)據(jù)發(fā)送到LPC213l芯片，LPC213l芯片經(jīng)過信息處理再經(jīng)過Pc機(jī)或者是LCD顯示傳給用戶。并且智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)的無線接收電路均是采用了無線收發(fā)的模塊nRF905，nRF905是一種單片射頻收發(fā)器，無需客戶端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，收發(fā)模式是無線的數(shù)據(jù)發(fā)送，具有很高的可靠性，操作方便，被廣泛的應(yīng)用到工業(yè)控制和消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
（二）采樣電路
智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鳠o線接收流程內(nèi)容是：丙酮?dú)饷魝鞲衅魃系拿舾性?huì)感受到氣體的濃度變化，經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)量電路，通過曲線的擬合會(huì)出現(xiàn)電壓信號(hào)的變化，在控制電路上將電壓信號(hào)經(jīng)過一系列的串口發(fā)送到LPC213l芯片，芯片在接受完數(shù)據(jù)后通過SPI接口繼而發(fā)送給nRF905，nRF905會(huì)將數(shù)據(jù)的前面加上導(dǎo)碼與CRC代碼，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送客戶端。在nRF905正確讀取數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過USART傳輸?shù)絃CD顯示或者是PC機(jī)器等外用設(shè)備上。
三、無線傳輸功能的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鬈浖O(shè)計(jì)
在nRF905基礎(chǔ)上進(jìn)行的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅髟O(shè)計(jì)不但在傳統(tǒng)的電路基礎(chǔ)上增加了低通濾波和電壓跟舶器的隔離電路，并能夠自動(dòng)換擋，設(shè)計(jì)思路是改進(jìn)傳統(tǒng)傳感器的不穩(wěn)定性能與改善測(cè)量精度低的缺點(diǎn)，丙酮?dú)饷魝鞲衅鬟€可以通過軟件改進(jìn)提高傳感器系統(tǒng)整體性能。硬件設(shè)計(jì)是測(cè)量裝置，軟件設(shè)計(jì)主要含有：中斷處理（服務(wù)）程序、層芯片驅(qū)動(dòng)程序、無縵收發(fā)程序、監(jiān)控程序和實(shí)現(xiàn)各種不同種類計(jì)算的功能性模塊。軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)該保持在ADS的集成開發(fā)的環(huán)境中獨(dú)立完成，并且根據(jù)EASYJTAG仿真器進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)調(diào)試。
無線傳輸功能的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)模塊軟件的設(shè)計(jì)通過nRF905的接受和發(fā)送功能實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)程序，能夠有效準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)銜接，并且在傳感器驅(qū)動(dòng)程序中可以自動(dòng)設(shè)置初始化的各種參數(shù)值的變量，例如：靜態(tài)的變量、全局的變量和端口變量等，對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行整體性的編譯，從而實(shí)現(xiàn)丙酮?dú)饷魝鞲衅鞯臄?shù)據(jù)采集的無線傳輸功能。
四、結(jié)束語(yǔ)
無線傳輸功能的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鞯脑O(shè)計(jì)基礎(chǔ)是nRF905，它的功能不但可以進(jìn)行丙酮和丙酮?dú)怏w濃度的準(zhǔn)確測(cè)量，還可以檢測(cè)其阻值變化的范圍，電阻的測(cè)量精度可以達(dá)到±0 5%。在智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并且具有很高的集成度，因此具有低消耗的特點(diǎn)。在操作上借助于ARM7內(nèi)核作為MCU，使得傳感器的系統(tǒng)能夠更好的發(fā)揮擴(kuò)展能力，并且發(fā)展前景也比較好，被廣泛的應(yīng)用于無線測(cè)試和遠(yuǎn)程顯示領(lǐng)域中。
參考文獻(xiàn)：
[1]潘國(guó)峰；何平；王其民；孫以材；高金雍.具有無線傳輸功能的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鱗J].儀表技術(shù)與傳感器.2011（04-15）.
篇7
【關(guān)鍵字】溫度；數(shù)據(jù)采集；無線傳輸；LCD；單片機(jī)
0 引言
本系統(tǒng)以STC單片機(jī)作為主控芯片，采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，并利用其特有的單總線特性組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用液晶LCD1602作為人機(jī)交互界面，在充分綜合分析藍(lán)牙、GPRS、GSM等無線數(shù)據(jù)傳輸方式的基礎(chǔ)上，針對(duì)有線的數(shù)據(jù)采集方式應(yīng)用受到限制的場(chǎng)合，結(jié)合實(shí)際，并考慮到做成實(shí)物調(diào)試和開發(fā)難易程度等可行性問題上，確立了無線射頻收發(fā)一體芯片的解決方案，即利用基于nRF905芯片的無線收發(fā)模塊完成數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，再應(yīng)用傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)還預(yù)設(shè)溫度自動(dòng)報(bào)警功能，能對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控起到預(yù)警作用。整個(gè)系統(tǒng)分為：（1）溫度數(shù)據(jù)采集和發(fā)送模塊；（2）溫度數(shù)據(jù)接收及顯示模塊兩部分；該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義深遠(yuǎn)，不僅在于能將數(shù)據(jù)采集與無線傳輸相結(jié)合，充分發(fā)揮了無線傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，而且能有比較廣泛的應(yīng)用。
1 溫度數(shù)據(jù)采集與無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)由溫度數(shù)據(jù)采集顯示和發(fā)送程序和溫度數(shù)據(jù)接收及顯示程序兩部分組成；
a溫度數(shù)據(jù)采集顯示與發(fā)送模塊是由溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)DS18B20網(wǎng)絡(luò)、液晶屏LCD1602、nRF905無線收發(fā)模塊和主控芯片STC89C52RC組成；
b溫度數(shù)據(jù)接收及顯示模塊則是由基于nRF905的無線收發(fā)模塊和主控芯片STC89C52RC、液晶屏LCD1602構(gòu)成。
2 溫度數(shù)據(jù)采集與無線傳輸硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)電源電路
該模塊將市電經(jīng)過變壓器變壓后，轉(zhuǎn)化為18V的交流電壓，利用LM7805轉(zhuǎn)壓芯片將18V的交流電轉(zhuǎn)化為5V直流電，為單片機(jī)等提供電源。LM317H將18V交流電轉(zhuǎn)化為3.3V直流電，以供無線射頻芯片使用。
2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)
單片機(jī)采用內(nèi)時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部振蕩電路，在引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激蕩。定時(shí)元件采用的是12MHz的晶振和30pF的兩個(gè)電容組成的并聯(lián)諧振電路。
2.3 溫度數(shù)據(jù)采集
本系統(tǒng)為多點(diǎn)溫度采集，DS18B20支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55℃～+125℃，在-10～+85℃范圍內(nèi)，精度為±0.5℃。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“單總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。DS18B20采用外部供電方式，只需要用一個(gè)接口引腳就可以驅(qū)動(dòng)多路DS18B20，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初只采用4個(gè)溫度傳感器，如圖2所示。單片機(jī)通過讀取各個(gè)DS18B20的序列號(hào)，分別獲取溫度數(shù)據(jù)。
2.4 溫度數(shù)據(jù)顯示電路
LCD1602的引腳1接地，引腳2接5V電源，引腳3接電位器來調(diào)節(jié)顯示器的對(duì)比度，引腳4～14接單片機(jī)，引腳15接10K電阻來設(shè)置顯示器的亮度。
2.5 數(shù)據(jù)收發(fā)電路
VCC接3.3V電壓；μCLK為輸出時(shí)鐘，本系統(tǒng)中無需使用，懸空；CD為輸出，單片機(jī)不對(duì)其進(jìn)行控制，懸空：GND接地；其它引腳和單片機(jī)相連，由單片機(jī)控制其發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。
2.6 無線模塊芯片nRF905
nRF905芯片是挪威Nordic公司推出的單片射頻發(fā)射芯片，工作電壓為1.9-3.6V，32引腳QFN封裝，工作于433/868/915MHz三個(gè)ISM頻道，其由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體振蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。ShockBurst工作模式能夠自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC，可以很容易通過SPI接口進(jìn)行編程配置，電流消耗很低，在發(fā)射功率為+10dBm時(shí)，發(fā)射電流為30mA，接收電流為12.5mA。進(jìn)入Powerdown模式可以很容易實(shí)現(xiàn)節(jié)電。圖3為基于nRF905的無線收發(fā)模塊電路圖：
3 溫度數(shù)據(jù)采集與無線傳輸硬件系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編程和調(diào)試環(huán)境為Keil 4，系統(tǒng)的軟件部分發(fā)送端、接收端主流程圖如圖4、圖5所示。
4 系統(tǒng)的整體性能調(diào)試
4.1 硬件性能的測(cè)試
按照本文的軟硬件最初設(shè)計(jì)思想，在連接好硬件實(shí)物之后，我們直接對(duì)整體實(shí)物進(jìn)行測(cè)試，通過對(duì)代碼的精心改寫，使得最終的測(cè)試結(jié)果達(dá)到了滿意的效果：發(fā)送端的液晶屏能夠?qū)崟r(shí)顯示溫度的變化，接收端的液晶屏溫度數(shù)值的顯示也能隨著發(fā)送端的變化而變化。
4.2 無線傳輸距離的測(cè)試
傳輸距離的測(cè)試分室外和室內(nèi)兩種環(huán)境下進(jìn)行。其中室外環(huán)境的測(cè)試在操場(chǎng)上進(jìn)行，經(jīng)測(cè)試在兩節(jié)點(diǎn)相距70米左右時(shí)仍然能進(jìn)行正常通信，但是在通信距離超過150米左右時(shí)發(fā)生通信中斷的現(xiàn)象。室內(nèi)環(huán)境測(cè)試，由于障礙物的存在，節(jié)點(diǎn)通信的距離下降十分明顯，在不需要穿墻時(shí)的通信距離在65米左右，穿兩堵墻時(shí)的通信距離在50米左右。
5 結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)以C51單片機(jī)為主控芯片，通過DS18B20溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，并利用nRF905無線傳輸模塊和液晶屏1602進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線收發(fā)和顯示。通過對(duì)軟件代碼的精心修改使得最終的系統(tǒng)調(diào)試獲得滿意的結(jié)果，達(dá)到了最終的設(shè)計(jì)目的。
【參考文獻(xiàn)】
[1]黃賢武.傳感器原理與應(yīng)用[J].電子科技大學(xué)出版社，2006.
篇8
引言
能用分組無線業(yè)務(wù)GPRS（General Packet Radio Service）是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來。以GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開發(fā)出多種前景極其樂觀的各類應(yīng)用，如無線數(shù)據(jù)的雙向傳送、無線遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制等。典型的應(yīng)用有：工業(yè)控制、環(huán)境保護(hù)、道路交通、商務(wù)金融、移動(dòng)辦公、零售服務(wù)等等。
GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，需不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源；從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。
本文設(shè)計(jì)的GPRS無線通信控制器（以下簡(jiǎn)稱控制器），內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議棧，采用工業(yè)級(jí)的GPRS模塊；適用于主機(jī)沒有TCP/IP協(xié)議棧，但使用串口通信的情況，例如單片機(jī)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)。
1 GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收發(fā)
終端設(shè)備通過串行方式接到控制器上并與GSM基站通道，但與電路交換或數(shù)據(jù)呼叫不同。GPRS數(shù)據(jù)分組是從基站發(fā)送到SGSN節(jié)點(diǎn)，而不是通過移動(dòng)交換中心MSC連接到語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)上。SGSN與網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSM進(jìn)行通信。GGSN對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)，如Internet或X.25網(wǎng)絡(luò)，見圖1。來自Internet、標(biāo)識(shí)有移動(dòng)臺(tái)地址的IP包，由GGSN接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN，繼而傳送到移動(dòng)臺(tái)上。
控制器工作時(shí)，用戶上位系統(tǒng)向控制器發(fā)送工作指令和數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由IP模塊進(jìn)行了TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換，打成IP數(shù)據(jù)包，再由MC35模塊以GPRS數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送到SGSN。
由于GPRS網(wǎng)絡(luò)工作方式是以IP地址導(dǎo)址為基礎(chǔ)的，所以目標(biāo)服務(wù)器端并非接入控制器與終端設(shè)備進(jìn)行連接，只需要簡(jiǎn)單接入Internet，并具備公網(wǎng)分配的IP地址即可。同時(shí)，因?yàn)镚PRS終端產(chǎn)品本身由網(wǎng)絡(luò)提供商動(dòng)態(tài)地分配IP地址，在未進(jìn)入連接待機(jī)狀態(tài)時(shí)，其本身是不具備IP地址的（在連接中，模塊的IP地址為移動(dòng)骨干網(wǎng)內(nèi)局域網(wǎng)IP，無法被公網(wǎng)服務(wù)器解析，動(dòng)態(tài)分配的制度使獲取比IP地址無意義）。因此在服務(wù)器與終端尚未建立連接前，目標(biāo)服務(wù)器難以（可將短信轉(zhuǎn)換為命令內(nèi)容）對(duì)終端設(shè)備及控制器進(jìn)行控制。必須先將控制器進(jìn)行相應(yīng)初始化，并由設(shè)備終端主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行連接。
2 控制器內(nèi)部的硬件實(shí)現(xiàn)
控制器內(nèi)部由四部分構(gòu)成：嵌入TCP/IP的單片機(jī)系統(tǒng)、MC35模塊、電源部分和外部接口部分。
在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到雙串口性能和高速的全靜態(tài)CMOS設(shè)計(jì)，嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)選用臺(tái)灣Winbond的W77E58芯片作為MCU模塊的處理器芯片。它是高速的、與MCS-51指令兼容的、沒有多余指令周期的微控制器，在相同時(shí)鐘頻率下，運(yùn)行同樣的指令要比傳統(tǒng)的8051快1.5～3.0倍。它完全是靜態(tài)CMOS設(shè)計(jì)，工作電壓為4.5V～5.5V，有32KB的片內(nèi)程序ROM，內(nèi)部有1KB SRAM，最高時(shí)鐘頻率可達(dá)40MHz；有雙指針、雙串口，13個(gè)中斷源，3個(gè)16位定時(shí)器。單片機(jī)W77E58通過串口1直接與MC35模塊相連接，完成對(duì)MC35模塊的初始化和基于GPRS業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)收發(fā)功能；同時(shí)串口2擴(kuò)展MAX232標(biāo)準(zhǔn)串口與其它嵌入式系統(tǒng)或PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。圖2是系統(tǒng)的硬件框圖。
MC35模塊是西門子公司生產(chǎn)的GSM雙頻GSM900/GSM1800無線模塊。它支持2種操作模式：一種是電路交換數(shù)據(jù)模式CSD，支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、SMS和FAX業(yè)務(wù)；一種是分組交換模式GPRS，采用多時(shí)隙，支持CS1-CS4編碼。兩者最大的區(qū)別是，GPRS傳輸數(shù)據(jù)時(shí)不需要再撥號(hào)。2種模式的選擇通過AT指令來實(shí)現(xiàn)。MC35模塊提供40線的ZIF接口方式。
電源部分為單片機(jī)系統(tǒng)和GPRS模塊提供合適的電源。外部接口部分包括一個(gè)8腳數(shù)據(jù)接口、SMA（射頻同軸連接器）天線接口、SIM（Subscriber Identity Module，用戶識(shí)別）卡座接口。表1是各引腳的詳細(xì)說明。
表1 外部接口引腳說明
功能 名稱 引腳號(hào) I/O 信號(hào)電平 注 釋 強(qiáng)制復(fù)位RST1I/O當(dāng)模塊處于空閑或數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)時(shí)，該引腳下拉至0.45V以下（需至少0.1mA的下拉能力），持續(xù)3.5s可使系統(tǒng)復(fù)位。該引腳同時(shí)還作為系統(tǒng)看門狗信號(hào)輸出，可據(jù)此監(jiān)視系統(tǒng)工作狀態(tài)fout,min=0.16Hz fout,max=1.53Hz正常情況下，該引腳處于看門狗信號(hào)輸出狀態(tài)并且輸出電流很微弱（0.01mA），因此必須使其處于高阻狀態(tài)；不得有外部上下拉電路RS232 RXD 2 I 該組引腳系標(biāo)準(zhǔn)RS232電平信號(hào)，可直接與PC機(jī)連接 如果連接PC機(jī)上Internet網(wǎng)，則需要使用CTS和RTS，其它通信方式示不需要這兩個(gè)引腳 TxD 3 O CTS 4 O RTS 5 I SGGND 8 0 SGGND是RS232信號(hào)地，在模塊內(nèi)部與GND相連 RS485 A 6 I/O 該組引腳系標(biāo)準(zhǔn)RS485電平信號(hào)，模塊內(nèi)部已加120匹配電阻 模塊內(nèi)部光電隔離電路 B 7 為使控制器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，對(duì)其看門狗電路進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。
3 控制器的軟件接口
在本設(shè)計(jì)中，需要利用TCP/IP協(xié)議來完成GPRS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的打包和解包。由于W77E58資源有限，怎樣在有限的資源上完成必需的功能，就是嵌入式TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的關(guān)系所在，也就是合理地簡(jiǎn)化協(xié)議。
TCP/IP協(xié)議是一個(gè)為廣域網(wǎng)（WAN）設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議套件，可以用一個(gè)分成四個(gè)層次的模型來描述：數(shù)據(jù)鏈路層、互聯(lián)網(wǎng)層、傳輸層和應(yīng)用層。其分層模型及協(xié)議如表2所列。
表2 TCP/IP協(xié)議結(jié)構(gòu)
應(yīng)用層 HTTP、Telnet、FIT、SMTP、SNMP 傳輸層 TCP、UDP 互聯(lián)網(wǎng)層 IP、ARP、RARP、ICMP、IGMP 數(shù)據(jù)鏈路層 Ethernet、X.25、SLIP、PPP 應(yīng)用層（application）負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)，在本系統(tǒng)中只實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議。
傳輸層（transport）主要為2臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信。TCP協(xié)議是為2臺(tái)主機(jī)提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信，這里采用TCP傳輸控制協(xié)議。
互聯(lián)網(wǎng)層（Internet）的功能是尋址、定址、數(shù)據(jù)打包和安排路徑。Internet所有的數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)報(bào)格式傳輸，其最大特別是提供不可靠的和無連接的數(shù)據(jù)包傳送服務(wù)。在GPRS業(yè)務(wù)中，每一次鏈接都會(huì)具體分配一個(gè)IP地址，因此用ARP/RARP協(xié)議完成IP地址與物理地址的映射（即地址解析），用ICMP協(xié)議判斷網(wǎng)絡(luò)是否連通。
數(shù)據(jù)鏈路層（link）的任務(wù)是把要發(fā)出的幀送到線路中去，把要接收的幀從線路中取出來。GPRS業(yè)務(wù)是采用IP Over PPP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)終端的接入。這部分功能由單片機(jī)控制MC35模塊，采用PPP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。
數(shù)據(jù)打包處理程序處理數(shù)據(jù)時(shí)，每一層都把自己的信息添加到一個(gè)數(shù)據(jù)頭中，而這個(gè)數(shù)據(jù)頭又被下一層的協(xié)議包裝到數(shù)據(jù)體之中。數(shù)據(jù)解包處理程序接收到GPRS數(shù)據(jù)時(shí)，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)頭剝離，并把數(shù)據(jù)包的其余部分當(dāng)作數(shù)據(jù)體對(duì)待。
在應(yīng)用要求高的場(chǎng)合，通常需要支持完事的TCP/IP協(xié)議族，而在嵌入式系統(tǒng)中也是可以做到的；但是，考慮到成本和具體的應(yīng)用場(chǎng)合，沒有必要包括所有的TCP/IP協(xié)議族。可以看到，采用TCP/IP協(xié)議需要對(duì)它進(jìn)行合理的裁剪，以滿足小ROM系統(tǒng)的情況。
系統(tǒng)在利用MC35模塊的GPRS業(yè)務(wù)瀏覽HTTP等功能之前，必須先激活GPRS網(wǎng)的PDP連接。單片機(jī)通過正確的AT指令和GPRS命令集對(duì)MC35模塊進(jìn)行初始化和數(shù)據(jù)的接收發(fā)送，其工作流程如圖3所示。
單片機(jī)上電復(fù)位后，首先對(duì)MAX232進(jìn)行初始化，完成與外接模塊協(xié)商處理，如波特率、是否有奇偶校驗(yàn)等。接著，通過串口1對(duì)MC35模塊進(jìn)行初始化，檢查諸如SIM卡情況、GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況、信號(hào)情況等。接下來，進(jìn)行中斷掃描，監(jiān)控是否有數(shù)據(jù)到來。有關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，如果是外部數(shù)據(jù)，就啟動(dòng)數(shù)據(jù)打包處理過程；如果是GPRS數(shù)據(jù)，就啟動(dòng)數(shù)據(jù)解包處理過程。如果沒有數(shù)據(jù)，系統(tǒng)則進(jìn)入節(jié)電模式。在數(shù)據(jù)打包處理過程中，如果檢測(cè)到系統(tǒng)的信號(hào)不好，網(wǎng)絡(luò)連接不暢通，或者不是GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)，將進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送緩存處理，同時(shí)將數(shù)據(jù)放進(jìn)發(fā)送隊(duì)列等待發(fā)送。
篇9
1、最遠(yuǎn)有效傳輸距離為100米。
2、請(qǐng)注意，這里的傳輸距離指的是最大速率的情況，比如100M，如果將速率下降到10M，傳輸距離通常可以延長(zhǎng)到150-200米(視網(wǎng)線質(zhì)量而定)。所以PoE供電傳輸距離并不是由PoE技術(shù)來決定的，而是由網(wǎng)線類別和質(zhì)量決定。
3、雖然實(shí)際施工中，質(zhì)量較好的網(wǎng)線能夠突破100米距離的限制，設(shè)備也能夠正常工作，但這種做法并不值得推薦。因?yàn)橛械臐撛趩栴}并不會(huì)立即呈現(xiàn)，而是隨著時(shí)間推移慢慢出現(xiàn)，這會(huì)造成后續(xù)維護(hù)問題。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
篇10
關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)隱私；保護(hù)技術(shù)
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.119
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代社會(huì)上應(yīng)用十分廣泛的一種現(xiàn)代化信息技術(shù)，在社會(huì)上很多領(lǐng)域內(nèi)均有著十分廣泛的應(yīng)用，對(duì)當(dāng)前社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展具有很多推動(dòng)作用。然而，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用過程中，會(huì)有數(shù)據(jù)隱私安全隱患存在，影響數(shù)據(jù)安全性及該技術(shù)應(yīng)用效果。所以，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用過程中，十分重要的一項(xiàng)任務(wù)就是對(duì)數(shù)據(jù)隱私加強(qiáng)保護(hù)，而為能夠使這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，必須要了解并掌握相關(guān)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)技術(shù)。
1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中相關(guān)數(shù)據(jù)隱私安全隱患分析
首先，在采集數(shù)據(jù)過重存在隱私安全隱患。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)于每個(gè)相關(guān)節(jié)點(diǎn)而言，其所對(duì)應(yīng)環(huán)境均表現(xiàn)出開放性特點(diǎn)，因而很容易被高仿節(jié)點(diǎn)病毒攻擊。通常情況下，攻擊人員都是仿造傳感器節(jié)點(diǎn)，從而在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳播病毒，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)真實(shí)性在很大程度上降低，情況較嚴(yán)重者還會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)癱瘓，最終所造成結(jié)果就是所獲得數(shù)據(jù)可信度比較低。另外，攻擊者會(huì)在WSN中隱藏一些非法節(jié)點(diǎn)，從而可獲取一些其它節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而可將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)隱私竊取。
其次，在傳輸數(shù)據(jù)過程中存在隱私安全隱患。對(duì)于無線傳感器中節(jié)點(diǎn)而言，在實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)過程中，有些數(shù)據(jù)的敏感性相對(duì)而言比較高，這些數(shù)據(jù)受到攻擊風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)而言也比較高，常見攻擊類型主要包括竊聽以及流量分析等方面。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中所存在數(shù)據(jù)隱私而言，竊聽攻擊方式比較明顯，若在通信流量中包含傳感器網(wǎng)絡(luò)所配置相關(guān)控制信息，相比于特定服務(wù)器而言，其所竊聽信息的全面性以及詳細(xì)性也就更強(qiáng)。而對(duì)于流量分析攻擊方式而言，也需要對(duì)竊聽方法進(jìn)行運(yùn)用，通過進(jìn)行分析及識(shí)別，可獲取特殊數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中相關(guān)數(shù)據(jù)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)隱私竊取目的。
第三，在查詢以及融合數(shù)據(jù)中存在隱私安全隱患。對(duì)于雙層無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，其所包含的一些高資源節(jié)點(diǎn)同樣可能會(huì)受到攻擊及獲取，這樣一來，獲取者便能蚨醞絡(luò)中相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，最終泄露隱私。在數(shù)據(jù)融合過程中，往往會(huì)將數(shù)據(jù)中國(guó)比較冗雜的一些內(nèi)容去除，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，然后向終端傳送，這種方式雖然能夠使服務(wù)器壓力降低，使網(wǎng)路壽命延長(zhǎng)，然而在該過程中這些聚集融合信息節(jié)點(diǎn)可能會(huì)被俘獲，導(dǎo)致泄露隱私數(shù)據(jù)[1-2]。
2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)隱私相關(guān)保護(hù)技術(shù)
2.1 數(shù)據(jù)融合隱私保護(hù)技術(shù)分析
對(duì)于數(shù)據(jù)融合信息保護(hù)技術(shù)而言，其另外一種叫法就是CDA算法。對(duì)于該算法而言，其主要作用就是能夠使中間節(jié)點(diǎn)有效融合相關(guān)數(shù)據(jù)，這樣一來可使數(shù)據(jù)傳輸過程中所應(yīng)用節(jié)點(diǎn)得以有效減少，從而可使數(shù)據(jù)傳輸風(fēng)險(xiǎn)得以較大程度降低。該方法主要是利用同態(tài)化加密方式，從而使網(wǎng)路數(shù)據(jù)各個(gè)端加密得以實(shí)現(xiàn)，即中間節(jié)點(diǎn)不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，便可對(duì)已加密相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)行聚合，可有效防治中間節(jié)點(diǎn)在解密數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)隱私泄露情況。然而，該方法也有一定局限性存在，具體表現(xiàn)就是基站節(jié)點(diǎn)僅僅能得到最終融合結(jié)果，對(duì)于原始數(shù)據(jù)無法實(shí)行細(xì)致推算，因此需要不斷升級(jí)及研發(fā)保密技術(shù)，從而使其局限性得以彌補(bǔ)。
2.2 應(yīng)用分片技術(shù)保護(hù)
對(duì)于該技術(shù)而言，其所指的就是對(duì)原始數(shù)據(jù)實(shí)行分片，在此基礎(chǔ)上可加密路由至目的節(jié)點(diǎn)。在實(shí)際運(yùn)用過程中，該技術(shù)主要包括三個(gè)方面內(nèi)容，即分片、混合以及聚合。其中，分節(jié)就是源節(jié)點(diǎn)可先選擇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且要使節(jié)點(diǎn)集得以形成，然后對(duì)自身隱私信息數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，使其成為幾個(gè)小數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)于分片加密之后數(shù)據(jù)而言，要將其向節(jié)點(diǎn)集發(fā)送。混合就是在某個(gè)節(jié)點(diǎn)將分片數(shù)據(jù)信息接收之后，通過解密共享秘鑰內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)，之后使源節(jié)點(diǎn)來源不同的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)相加，從而使混合任務(wù)能夠得以實(shí)現(xiàn)。最后就是將所有節(jié)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)相加，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合。在數(shù)據(jù)聚合過程中，通常情況下只能將中間節(jié)點(diǎn)中相關(guān)分片數(shù)據(jù)獲取，而無法獲取所有原始數(shù)據(jù)，這樣一來便能夠?qū)?shù)據(jù)隱私進(jìn)行較好保護(hù)。
2.3 盲目簽名保護(hù)法
該方法所指的就是通過對(duì)盲目簽名技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，從而較好加密保護(hù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)數(shù)據(jù)，該技術(shù)主要是在具備數(shù)據(jù)訪問功能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行有效運(yùn)用，通過使數(shù)據(jù)安全等級(jí)以及訪問權(quán)限得以提升，從而可添加獨(dú)特令牌，在用戶使用過程中必須要對(duì)其安全性實(shí)行系統(tǒng)驗(yàn)證，在驗(yàn)證通過之后才能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)行訪問，從而可在很大程度上防止數(shù)據(jù)被盜竊。另外，可對(duì)DP2AC算法進(jìn)行運(yùn)用，從而可對(duì)訪問數(shù)據(jù)進(jìn)行隱私控制，從而可較好防治數(shù)據(jù)被竊取，可使數(shù)據(jù)隱私安全性得以很大程度提升[2-3]。
3 結(jié)語(yǔ)
在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)數(shù)據(jù)隱私進(jìn)行保護(hù)屬于十分重要的內(nèi)容，可在很大程度上提升數(shù)據(jù)安全性，可使傳感器網(wǎng)絡(luò)得以更好應(yīng)用。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)所存在數(shù)據(jù)隱私安全隱患進(jìn)行充分分析，在此技術(shù)上選擇科學(xué)有效保護(hù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)隱私實(shí)行保護(hù)，以增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性。
參考文獻(xiàn)：
[1]范永健，陳紅，張曉瑩.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2012（06）.
