無線通訊技術論文精選(九篇)

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第1篇：無線通訊技術論文范文

論文摘 要：隨著因特網、多媒體和無線通訊技術的發(fā)展，人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通訊在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，低功耗、微型化是用戶對當前無線通訊產品尤其是便攜產品的強烈追求，作為無線通訊技術一個重要分支的短距離無線通訊技術正逐漸引起越來越廣泛的關注。本文通過Bluetooth和UWB的技術對比及多角度的分析，證實了藍牙+UWB作為下一代高速無線通訊技術的可能。

前言

目前，我國大型石化企業(yè)在廠內的通訊方式，一般仍然采用傳統(tǒng)的有線傳輸方式，即依靠有線通訊電纜來傳輸信號，配合以傳統(tǒng)的程控交換機和防爆電話，防爆揚聲器等等設備終端來實現(xiàn)在防爆區(qū)與非防爆區(qū)之間的通訊。這樣的通訊系統(tǒng)龐大，線纜眾多不易于人員維護，加之廠區(qū)內部腐蝕性氣體，工作環(huán)境，自然環(huán)境等經年累月極容易造成設備的線纜損壞，影響通訊，由于是有線電纜連接在事故發(fā)生時更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷，對企業(yè)的事故救援，員工的人身安全，都造成巨大的損失。所以要大力發(fā)展無線通訊網絡在企業(yè)的應用。 1、無線通訊技術的重要作用

石化工廠廠區(qū)面積大，人員分布散，防爆區(qū)內移動作業(yè)人員和零散作業(yè)人員眾多。無線通訊系統(tǒng)對滿足人員通訊需要，加強防爆區(qū)內分布人員的動態(tài)管理，優(yōu)化廠區(qū)網路結構，實現(xiàn)企業(yè)安全生產，調度指揮的有線，無線互聯(lián)互通，相互結合的信息傳遞，保證企業(yè)安全高效的生產具有十分重大的現(xiàn)實意義。

2、常用的無線通訊技術分析

目前廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術等。 2.1 數(shù)字電臺用于點對點或點對多點的工作環(huán)境，能夠提供標準RS-232接口，可直接與計算機、RTU、PLC等數(shù)據(jù)終端連接，實現(xiàn)透明傳輸。數(shù)傳電臺的傳輸速率從1200～19.2Kbit，傳輸距離20～50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數(shù)傳電臺技術比較成熟，標準統(tǒng)一。但隨著GPRS/CDMA技術的日漸成熟，相應的設備價格的降低，使得在很多應用場合中數(shù)傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時，數(shù)傳電臺的相關技術也在不斷發(fā)展，智能化、網絡化、高帶寬的數(shù)傳電臺也不斷涌現(xiàn)。

2.2 擴頻微波和無線網橋技術是近幾年興起的一門數(shù)據(jù)傳輸技術。擴頻微波最大優(yōu)點在于較強的抗干擾能力，以及保密、多址、組網、抗多徑等，同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點，特別適合野外聯(lián)網應用。而無線網橋是無線射頻技術和傳統(tǒng)的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是為使用無線（微波）進行遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c對點網間互聯(lián)而設計。它是一種在鏈路層實現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲轉發(fā)設備，可用于固定數(shù)字設備與其他固定數(shù)字設備之間的遠距離（可達50km）、高速（可達百Mbps）無線組網。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號傳輸業(yè)務。

3、短距離無線通訊技術簡介

“藍牙（Bluetooth）”是一個開放性的、短距離無線通訊技術標準，也是目前國際上最新的一種公開的無線通訊技術規(guī)范。它可以在較小的范圍內，通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯(lián)，使得近距離內各種通訊設備能夠實現(xiàn)無縫資源共享，也可以實現(xiàn)在各種數(shù)字設備之間的語音和數(shù)據(jù)通訊。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此特別適用于小型的移動通訊設備，使設備去掉了連接電纜的不便，通過無線建立通訊。 藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎，采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進技術，為固定與移動設備通訊環(huán)境建立一個特別連接。作為一個新興技術，藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處，如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問，藍牙技術已成為近年應用最快的無線通訊技術，它必將在不久的將來滲透到生活的各個方面。

4、超寬帶(UWB)技術研究

超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末，此前主要作為軍事技術在雷達等通訊設備中使用。隨著無線通訊的飛速發(fā)展，人們對高速無線通訊提出了更高的要求，超寬帶技術又被重新提出，并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通訊方案。與常見的使用連續(xù)載波通訊方式不同，UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息，通常每個脈沖持續(xù)的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz，因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通訊的同時，UWB設備的發(fā)射功率卻很小，僅僅是現(xiàn)有設備的幾百分之一，對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲，因此從理論上講，UWB可以與現(xiàn)有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通訊方式，它有望在無線通訊領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下：

4.1 抗干擾性能強：UWB采用跳時擴頻信號，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。 4.2 傳輸速率高：UWB的數(shù)據(jù)速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s，有望高于藍牙100倍。 4.3 帶寬極寬：UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達幾個GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大，并且可以和目前的窄帶通訊系統(tǒng)同時工作而互不干擾。 4.4 消耗電能少：通常情況下，無線通訊系統(tǒng)在通訊時需要連續(xù)發(fā)射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能少。 4.5 保密性好：UWB保密性表現(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時擴頻，接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機無法接收。 4.6 發(fā)送功率非常?。篣WB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通訊設備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實現(xiàn)通訊。低發(fā)射功率大大延長了系統(tǒng)電源工作時間。 4.7 成本低，適合于便攜型使用：由于UWB技術使用基帶傳輸，無需進行射頻調制和解調，所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件，系統(tǒng)結構簡化，成本大大降低，同時更容易集成到CMOS電路中。

5、結束語

總之，無線通訊方式由于其建立物理鏈路簡單易行，成本低，可以根據(jù)現(xiàn)場需求及時調整項目方案，靈活性好，系統(tǒng)的功能擴展方便，因此特別適合石化行業(yè)對通信鏈路的要求。

參考文獻

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第2篇：無線通訊技術論文范文

關鍵詞：CC2530；SIM900A；云服務器；橋梁穩(wěn)定性

中圖分類號：TP277.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

在橋梁工程領域，隨著各類自然及人為災害的增加，對橋梁穩(wěn)定性監(jiān)測和預警的要求也越來越高。目前，橋梁監(jiān)測主要集中在橋面、橋墩等橋體的監(jiān)測，而對于橋梁橋墩所在基質（基礎地質條件）的監(jiān)測卻相對較少?；|是橋梁穩(wěn)定的重要基礎，當基質經過流水沖刷，地質條件發(fā)生變化時，橋墩的穩(wěn)定性會隨基質變化直接影響整個橋梁的穩(wěn)定性。

本文設計了一個基于CC2530無線傳感網絡，利用GPRS通訊及云服務器的橋梁基質監(jiān)測系統(tǒng)。實現(xiàn)了將監(jiān)測所得的各橋墩基質高度數(shù)據(jù)上傳至云服務器處理并預警的功能。

1 系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)設計包含物聯(lián)網層、承載網絡和應用層三個部分，其中物聯(lián)網層將CC2530作為基礎，設計監(jiān)測基質高度的無線傳感器，每個橋墩都安裝一個傳感器作為ZigBee無線網絡的終端或中繼設備。協(xié)調器與SIM900A通過串口進行數(shù)據(jù)通訊，控制SIM900A連接GPRS，通過GPRS網絡發(fā)送數(shù)據(jù)至服務器或接收來自服務器的指令。系統(tǒng)基礎結構如圖1所示。

根據(jù)ZigBee網絡的特點[1]，網絡內使用短地址進行通訊，而重新組網后短地址可能會發(fā)生變化，系統(tǒng)設計使用CC2530的長地址（IEEE地址）作為區(qū)分唯一設備的ID，長地址為64位全球唯一識別碼，不會更改。服務器數(shù)據(jù)庫保存橋墩的長地址，每次終端注冊時數(shù)據(jù)庫更新長地址對應的短地址。物聯(lián)網層與服務器通訊簡圖如圖2所示。

系統(tǒng)設計一座橋只有一個協(xié)調器和GSM模塊，即一座橋只有一個確定的IP地址和端口。如圖2所示，系統(tǒng)要與某座橋的某個橋墩進行通訊的步驟為：查詢橋墩綁定的長地址――查詢長地址對應的IP、端口及短地址――往IP和端口發(fā)送包含短地址的數(shù)據(jù)――IP對應的GSM模塊收到數(shù)據(jù)――發(fā)送到協(xié)調器――通過短地址發(fā)送到終端。如此，系統(tǒng)即可實現(xiàn)服務器與多座橋不同橋墩傳感器之間的通訊。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 基質監(jiān)測傳感器設計

由于橋梁橋墩基質測量的特殊性，沒有現(xiàn)成的即方便又經濟的傳感器可以使用，論文以CC2530為核心芯片設計了一款綜合測量和無線通訊傳感器。傳感器采用磁環(huán)+普通的霍爾傳感器作為測量部分[2]，CC2530作為中控部分，磁環(huán)和塑料墊片相隔放置于一定長度的PVC管中，一個磁環(huán)和墊片的高度為5 mm，即測量的精度為5 mm。傳感器樣機如圖3所示。

圖中所示為橫向放置，正常安裝時為豎向安裝，傳感器底座和PVC管為一體，穿過CC2530電路板，兩者之間可以相互移動，當有位移時，電路板上的霍爾傳感器感應到變化則通知CC2530產生一次中斷，每產生一次中斷移動5 mm距離。傳感器在橋墩上安裝的示意圖如圖4所示。

由圖4可知，無線傳感器的CC2530部分與大鋼管為一體，安裝固定在橋墩上，底座、PVC管同小鋼管固定，PVC管穿過CC2530的感應器，小鋼管套入大鋼管內，底座沉入水底與基質接觸。當基質高度降低時，小鋼管跟隨降低，當降低高度達到分辨率5 mm時，CC2530產生一次中斷，系統(tǒng)監(jiān)測到高度變化后，傳感器計算當前高度，將高度數(shù)據(jù)通過協(xié)調器發(fā)送到服務器。

2.2 協(xié)調器設計

協(xié)調器電路設計與常用CC2530電路設計類似，加入SIM900A模塊，利用串口與協(xié)調器通訊。其樣機如圖5所示。

2.3 供電設計

考慮到設備都在戶外運行，系統(tǒng)設計協(xié)調器和傳感器都采用太陽能板+蓄電池的供電模式。

3 CC2530程序設計

根據(jù)系統(tǒng)功能，程序設計分為協(xié)調器程序和無線傳感器程序兩個部分。無線傳感器可以作為終端或中繼使用。

3.1 協(xié)調器程序設計

協(xié)調器主要用于數(shù)據(jù)處理，組建ZigBee網絡，接收橋墩的監(jiān)測數(shù)據(jù)并通過SIM900A發(fā)送到服務器，接收服務器的控制查詢數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)下發(fā)至終端或中繼設備。程序主要分為組網、串口通訊、無線通訊三個模塊。

在組網程序方面，協(xié)調器運行Z-Stack協(xié)議棧與終端或中繼設備組網，該部分程序只需在Z-Stack協(xié)議棧[3]基礎上稍做修改即可。

串口程序的設計主要使用AT指令與SIM900A模塊進行通訊。通過程序設計，讓CC2530根據(jù)AT指令模式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)并判斷命令類型，實現(xiàn)GPRS連接和數(shù)據(jù)傳輸。與服務器間的數(shù)據(jù)通訊通過UDP實現(xiàn)。

無線通訊程序主要接收處理橋墩終端上傳的數(shù)據(jù)，包括注冊、心跳、高度數(shù)據(jù)、報警等，將數(shù)據(jù)按照協(xié)議格式通過串口和GPRS發(fā)送至服務器。處理串口轉換過來的相關指令并發(fā)送至橋墩終端。協(xié)調器端程序流程圖如圖6所示。

3.2 終端傳感器程序設計

終端傳感器的主要功能包括與協(xié)調器組網通訊，接收協(xié)調器指令進行查詢、設置基質初始高度等，監(jiān)測基質高度變化，并將變化后的高度數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調器。按照功能區(qū)分，將終端程序的設計分為組網程序、傳感器程序和無線接收處理三個模塊。傳感器端程序流程如圖7所示。

圖7 傳感器端程序流程

終端組網程序同樣使用Z-Stack協(xié)議棧，在協(xié)議棧的基礎上稍做修改，組網時讀取短地址和長地址并發(fā)送到協(xié)調器。

傳感器程序主要利用I/O口中斷，每中斷一次表明基質高度發(fā)生5 mm變化，程序根據(jù)初始設置高度值計算當前高度并上報至協(xié)調器，若短時間內高度變化過快則發(fā)送報警指令等。

無線數(shù)據(jù)處理模塊主要處理來自協(xié)調器的指令，包括查詢、設置高度等指令。程序接收到指令后，根據(jù)協(xié)議做相應的處理。此外，程序還設計了1分鐘定時向服務器發(fā)送心跳的功能，以表明設備在網，方便服務器處理。

4 云服務器功能設計

云服務器是系統(tǒng)運行的核心部分，論文所用系統(tǒng)將阿里云的云服務器作為基礎，設計數(shù)據(jù)庫和應用，實現(xiàn)橋梁基質的實時監(jiān)測。云服務器主要包含數(shù)據(jù)庫設計，網絡通訊設計和應用層設計三個模塊。人機界面設計如圖8所示。

數(shù)據(jù)庫設計使用SQL Server2008進行數(shù)據(jù)管理，根據(jù)系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)庫保存橋梁各橋墩傳感器的長地址和短地址，保存每座橋梁SIM900A的IP地址和端口及每個橋墩的高度數(shù)據(jù)等。

網絡通訊設計主要用于服務器跟橋梁和橋墩傳感器之間的通訊。論文使用UDP完成，根據(jù)設計的通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)庫功能保證通訊正常進行。通訊指令包含注冊、心跳、高度數(shù)據(jù)、設置、報警等類型。

應用層設計主要是人機界面設計。論文采用地圖供應商提供的接口[4]，將監(jiān)測的橋梁以地圖模式顯示，此外，還包括設備綁定、查詢、報警等功能。

圖中左側為各橋梁以及橋墩的信息，中間為當前橋梁的地圖位置，下方為橋梁各橋墩的基質高度信息。菜單包括綁定傳感器、設置等功能。

5 結 語

本文設計了一種監(jiān)測橋墩基質高度變化的傳感器，利用ZigBee網絡+云服務器實現(xiàn)了實時監(jiān)測橋梁橋墩基質高度變化的功能，系統(tǒng)設計友好的人機界面將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行直觀展現(xiàn)，系統(tǒng)無需人工值守即可實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測、報警等功能。目前，該系統(tǒng)已在麗水市宣平港大橋投入測試階段，測試期間系統(tǒng)穩(wěn)定，各項功能均正常運行。

參考文獻

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第3篇：無線通訊技術論文范文

[關鍵詞]ARM7無線傳輸指紋辨識

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110048-01

一、發(fā)展背景

目前國內外的指紋識別系統(tǒng)設備大多停留在指紋采集器、和一臺計算機的組合水平上,這樣的系統(tǒng)有很多缺陷。針對于目前國內存在的一些不足,本項目擬以ARM芯片為核心的藍牙通訊芯片硬件,以指紋識別系統(tǒng)為核心的軟件,實現(xiàn)一個基于ARM的無線便攜式指紋辨識系統(tǒng)平臺,能實現(xiàn)無線通信傳輸。以此改進現(xiàn)有的指紋識別系統(tǒng),并期望在應用方面得到推廣。

二、研究意義

為了解決目前大多指紋識別系統(tǒng)的攜帶不方便,身份識別時間較長,工作效率低,且目前的系統(tǒng)都不具有通信交換功能和信息傳遞的及時性的缺點,有針對性的去設計和開發(fā)一種無線通信功能的便攜式指紋識別系統(tǒng)。

三、創(chuàng)新點

與常見的產品模型相比,有如下優(yōu)點:1.便攜式:本項目擬設計以ARM9為平臺的便攜式指紋識別系統(tǒng),該系統(tǒng)可以方便在室外使用,通過比較存儲器內的指紋特征信息與現(xiàn)場采集的指紋信息可以完成身份確認;2. 速度快:通過相關人員的指紋能夠馬上確認身份,無需與計算機相連;3. 實現(xiàn)了無線通訊的模式:通過單片無線收發(fā)芯片可以完成與機構中心的信息交流。

四、硬件設計

本系統(tǒng)硬件設計主要包括指紋采集、無線通訊、和存儲模塊三個部分。先利用指紋采集模塊采集指紋圖像,再經ARM9模塊進行算法處理,把相關的信息存儲起來,并與存儲模塊的中的指紋比對確認身份,并通過無線通訊模塊把相關信息發(fā)送至信息中心。1.指紋采集指紋采集傳感器采用OV7620,并以I2C總線及DMA的數(shù)據(jù)傳輸方式實現(xiàn)與CPU的信息交互。當nXDREQ1輸出由高電平變得低電平時,傳感器便有數(shù)據(jù)輸出,并且數(shù)據(jù)能夠維持至下一個同樣的過程的到來。這正好符合44B0的外部DMA請求的單步模式的要求。于是自然就可以采用DMA的方式來讀取數(shù)據(jù)。最終的數(shù)據(jù)讀取是通過片選鎖存器來實現(xiàn)的。由于DMA的方式不干預CPU,因此也大大提高了讀取的速度。2.電源管理。電源管理部分采用了1150mAh的LI電,通過DC-DC升壓至5V,再通過LDO給系統(tǒng)所需要的3.3V和2.5V電壓。具體的實現(xiàn)過程為:電池供電時,開關S9按下,TEST1點由高變低,Q0導通,NAND網絡為高,系統(tǒng)開始供電,此時程序運轉并給與SHDN引腳高電平信號,促使Q6導通,此時即使按鍵抬起TEST1點仍為低電平,維持Q0的導通。當插上U后,按鍵的按下使得Q4導通,Q0此時截至,系統(tǒng)由電池供電切換為U供電,其它道理相同。關機時按鍵按。系統(tǒng)可以實現(xiàn)圖像的連續(xù)采集以及溫度、濕度、照明亮度等的控制。其中圖像采集是系統(tǒng)的核心,其工作流程如下:(1)默認情況下,系統(tǒng)工作在休眠狀態(tài)。(2)工作人員通過PC管理軟件發(fā)送命令開始采集圖像,軟件通過USB接口把命令發(fā)送給藍牙適配器ARM命令。(3)接收到圖像采集命令后,ARM控制CPLD開始采集圖像數(shù)據(jù)。(4)CPLD把采集到的一幀圖像數(shù)據(jù)寫入一塊SRAM中,把ARM的總線切換到該SRAM上,并通知ARM進行壓縮;同時CPLD往另一塊SRAM中繼續(xù)采集下一幀圖像,便于提高系統(tǒng)的吞吐率。(5)ARM通過藍牙模塊返回響應命令,并返回采集JPEG-LS圖像的頭信息。(6)PC管理軟件發(fā)送命令接收下一行壓縮圖像,ARM壓縮該行原始圖像,并發(fā)送壓縮數(shù)據(jù);如果出錯,可以重新發(fā)送。重復本步驟可以獲取整幀壓縮圖像。(7)PC軟件對壓縮圖像解碼并顯示,并提供其他附加功能,如圖像處理、保存等。(8)重復步驟(2)～(7),獲取下一幀壓縮圖像。由上述流程可以看出,JPEG-LS壓縮以及無線信道傳輸決定整個系統(tǒng)的圖像傳輸速率。無線傳輸采用藍牙技術,其標稱空中速率為1 Mbps,不易提高;因此,系統(tǒng)設計的核心是JPEG-LS的編碼效率。3.ARM與藍牙接口設計.藍牙是無線數(shù)據(jù)和語音傳輸?shù)拈_放式標準。它將各種通信設備、計算機及其終端設備、各種數(shù)字系統(tǒng),甚至家用電器,采用無線方式連接起來。為了優(yōu)化系統(tǒng)設計,我們采用性價比高的CSR BC2實現(xiàn)藍牙無線串口。CSRBC2是一款高度整合的模塊級藍牙芯片,主要包括:基帶控制器、2.4～2.5GHz的數(shù)字智能無線電和程序數(shù)據(jù)存儲器。通過該模塊,系統(tǒng)可以提供無線標準UART接口,支持多種波特率(如9.6 kbps、19.2 kbps、38.4 kbps、57.6kbps、115.2 1kbps、230.4 kbps、460.8 kbps、92l.6 kbps)。當速率為460.8 kbps時,藍牙芯片能夠正常工作;而在921.6kbps時,會有很高的誤碼率。

五、軟件設計

本系統(tǒng)軟件設計主要包括固定主程序,管理功能模塊,指紋采集算法模塊,指紋匹配算法模塊,無線通信程序模塊,硬件操作模塊等。以下為各個模塊所包含的函數(shù):1.指紋采集算法模塊:打開采集儀函數(shù)、關閉采集儀函數(shù)、設置參數(shù)函數(shù)、指紋探測函數(shù);2.指紋匹配算法模塊:指紋驗證函數(shù)、指紋比對函數(shù);3.無線通訊模塊:協(xié)議層函數(shù)、控制層函數(shù)、網絡層函數(shù)、鏈路層函數(shù)、驅動層函數(shù);4.硬件操作模塊:讀寫存儲器函數(shù)、初始化函數(shù)、狀態(tài)讀取函數(shù);5.管理功能模塊:指紋的存儲、刪除、更新函數(shù)。

六、結語

本系統(tǒng)以ARM為核心,通過藍牙傳輸,實現(xiàn)了數(shù)字化的無線指紋辨識功能。本系統(tǒng)具有良好的擴充性,可以使得系統(tǒng)更加微型化。首先,如果采用CSR公司更新的BC3系列芯片,則將融合ARM核以及藍牙功能,可以更加減小整個系統(tǒng)的體積。最重要的是,如果發(fā)展自主產權的指紋識別芯片,那么以現(xiàn)有的SOPC技術,可以將ARM核、CPLD邏輯門以及藍牙通信功能集成在一起,形成指紋識別的集成解決方案,從而使其產業(yè)化成為可能。

基金項目:本文為九江學院科研課題“《基于ARM7的無線便攜式指紋辨識系統(tǒng)設計》09kj11的研究”研究成果之一

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[2]張小田文,基于ARM7的無線內窺系統(tǒng)設計,單片機及嵌入式系統(tǒng)應用,2008.03.

[3]王波,ARM的三種中斷調試方法的探討.微計算機信息(嵌入式與SOC),2006,22～130～131.

[4]甘泉、楊健、陳永泰,ARM處理器啟動代碼的分析與設計,2004年全國第五層嵌入式系統(tǒng)學術交流會論文集,2004,151～154.

第4篇：無線通訊技術論文范文

本書一共收集了16篇論文，分成三個部分。第一部分人體監(jiān)測，包括5篇論文：1.將生物學與電子線路相連接：量化與性能度測；2.用于神經信號記錄的全集成系統(tǒng)：技術前景及低噪聲前端設計；3.用于神經肌肉模擬的無線神經記錄微系統(tǒng)的超大規(guī)模集成電路；4.使用無線電頻率技術的健康保健裝置；5.用于可植入醫(yī)學應用的低功率數(shù)字集成系統(tǒng)的設計考慮。第二部分生物傳感器與電子線路，包括6篇論文：6.基于親和力的生物傳感器：隨機建模和品質因素；7.基于標準CMOS及微電子機械系統(tǒng)（MEMS）工藝的制造實例；8.用于芯片實驗室應用的CMOS電容性生物接口；9.用于定點護理及遠程醫(yī)學應用的無透鏡成像細胞儀及診斷學；10.用于生物微流體學實時監(jiān)測與控制的高級技術；11.使用電化學生物傳感器的干細胞培養(yǎng)過程的監(jiān)測。第三部分新興技術，包括5篇論文：12.建立用于培養(yǎng)細胞與有機物的接口：從靠機械裝置維持生命的甲殼蟲到合成生物學；13.用于陣列式單細胞生物學的技術；14.微流體學系統(tǒng)中細菌鞭毛發(fā)動機的應用；15.應用基于CMOS技術的遺傳因子注射和操縱；16.低成本診斷學：射頻設計師的方法。

本書編輯是一位在無線通訊、醫(yī)學成像、半導體器件和納米電子方面知名的新興技術國際專家，他管理著一個初創(chuàng)公司――Redlen技術公司的研發(fā)部門，他同時也是CMOS新興技術公司的執(zhí)行主任。他曾在國際性專業(yè)雜志及會議上發(fā)表過100多篇論文，在各種國際場合中被邀請作為演講者，他擁有美國、加拿大、法國、德國和日本授予的18項國際專利。

本書可用作電氣工程、微電子學、CMOS線路設計及生物醫(yī)學器件專業(yè)研究生課程的補充材料。

胡光華，

退休高工

(原中國科學院物理學研究所)

第5篇：無線通訊技術論文范文

國家“”青年拔尖人才、優(yōu)秀青年科學基金項目的獲得者、公安部第三研究所物聯(lián)網技術研發(fā)中心副主任劉云淮博士認為，這些故障的“罪魁禍首”正是無線自組織網絡中的“弱連接”。

多項原創(chuàng)成果

入選“”

早在香港科技大學讀博期間，劉云淮就開始了弱連接條件下無線自組織網絡架構和節(jié)點協(xié)同技術研究，迄今已逾十年。

眾所周知，若無線通信弱，網絡節(jié)點間連接特性則會發(fā)生改變，針對這一現(xiàn)狀，劉云淮從概率式網絡模型出發(fā)，通過探尋無線網絡中的基本機理，設計出一系列拓撲控制方法，包括針對Sink節(jié)點到其他節(jié)點通訊模式的Conreap算法，以及針對節(jié)點間通訊模式的Brasp算法，得到歐美同行很高評價。美國佐治亞理工大學計算機工程系教授、可靠通信實驗室主任Raheem Beyah認為“概率型網絡模型更真實的反映無線通訊中的鏈路行為”，加拿大Alberta大學計算機科學系教授Mike MacGregor表示“概率型網絡模型能更好的反映網絡行為，為節(jié)點最優(yōu)分布奠定了理論基礎”。

基于概率型網絡模型，劉云淮針對傳統(tǒng)網絡信息感知模型進行了大膽改革。在無線傳感器網絡中，傳統(tǒng)感知模型為圓盤結構，存在確定半徑，圓盤內的信息可以通過感知節(jié)點獲取，但圓盤外的信息則無法感知，因此無法反映真實的傳感器行為。反復實驗下，劉云淮帶領團隊提出了基于鏈路的概率型感知模型，可以把鏈路性、概率性和多感知融合性這三個現(xiàn)實傳感器的獨特特性反映出來，并把誤差縮小在百分之十以內。

網絡是信息交換的載體。它的“四通八達”與否，直接影響著信息傳輸程度。

那么，清除一切網絡傳輸中的障礙，是否就一定能夠確保信息通暢呢？

針對這一問題，劉云淮認為恰恰相反，“少量干擾行為是激發(fā)網絡傳輸性能的關鍵”。

利用干擾回避、干擾消除和干擾對齊等管理技術，他原創(chuàng)提出基于干擾的副信道通信模式，增加一些攜帶一定控制信息的干擾信號，制造可以最終被消除掉的主動干擾，在傳輸過程中反倒可以提高網絡“活力”，增加網絡傳輸量，提高傳輸效率，從而提高網絡整體性能。

劉云淮并未滿足于此，基于此模式，他充分擴展了數(shù)學中Quorom理論的成果，設計實現(xiàn)了高效低功耗的分布式節(jié)點協(xié)同機制，減少了傳統(tǒng)中傳輸失敗和網絡丟包現(xiàn)象。從網絡節(jié)點間的感知精度出發(fā)，在實驗過程中，提出了頻譜感知節(jié)點傳感器網絡，設計并實現(xiàn)了協(xié)同邊界定界算法，大幅度提高了網絡傳輸中精確信息的獲取量。

真實的無線網絡系統(tǒng)，要在一系列核心技術的支持下才能正常運轉。在多徑反射效應下的節(jié)點測距方法上，劉云淮開創(chuàng)了無線網絡領域研究的先河。他以頻率為突破口，通過相同節(jié)點在不同頻率下的信號強度測量，經過數(shù)學模擬，采用傅里葉變換的方式求解，可以獲得更精確的距離。同時，在網絡熱點的判斷問題上，劉云淮首次提出了非密度的、基于移動性的網絡熱點分布模型，設計實現(xiàn)了移動節(jié)點的熱點感知方法，為今后的數(shù)據(jù)挖掘和信息獲取提供了有力支撐。并針對網絡傳輸丟包的問題，設計了新的多信道分配算法，以均勻分布節(jié)點緩沖區(qū)，加大了網絡傳輸速度。

憑借在弱連接條件下無線網絡關鍵問題上的諸多創(chuàng)新性成果，劉云淮迄今為止已經在本領域最權威的國際期刊《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》《IEEE Transactions on Mobile Computing》《IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems》以及著名國際學術會議如ACM Mobicom，ACM Sensys，ACM SIGKDD，IEEE INFOCOM，IEEE ICDCS等。并且在2008年獲得IEEE ICDCS最佳論文獎，是638篇論文中唯一獲獎論文。

在國際計算機網絡研究領域，較高的科研天分與勤勉的科研態(tài)度讓劉云淮很快聲名鵲起，并在2015年成為國家“”青年拔尖人才中的一員。

關系國計民生

榮獲“優(yōu)秀青年科學基金”

科研，是為人類發(fā)展服務。劉云淮深諳此理。

近年來，以智能手機為代表的移動通訊設備加快了網絡感知趨勢的發(fā)展。以個人為中心，從海量數(shù)據(jù)中獲取高精準信息的群智感知和群智計算開始成為目前移動網絡的研究熱點。

歷經五年學習，2000年劉云淮于清華大學畢業(yè)后，即前往惠普做了一名工程師。兩年一線工程師的經歷，讓他養(yǎng)成了一種與市場同步的科研理念，也敏銳地意識到無線網絡的研發(fā)命脈。隨后，他來到香港科技大學再次深造，開始在實驗室里反復印證自己腦海中的系列想法，迅速打開了無線網絡架構及節(jié)點協(xié)同技術領域的“大門”。

近十年弱連接條件下無線自組織網絡架構和節(jié)點協(xié)同關鍵技術研究工作，讓劉云淮積累了大量實戰(zhàn)經驗。來到公安部第三研究所物聯(lián)網中心之后，順應社會發(fā)展，為深入拓展這一研究，他開始把眼光瞄向移動群智感知網絡層面。由他申請的項目課題，已經獲得國家自然科學基金“優(yōu)秀青年科學基金”支持。

傳統(tǒng)由基站提供服務的有組織無線網絡，單一節(jié)點間的鏈接能力較弱，在弱連接廣泛存在的情況下，通信傳輸日漸艱難。因此，基于特定傳感器的無線傳感器網絡越來越不適應信息大爆炸的現(xiàn)代社會，變革已經成必然。

正所謂一花獨放不是春，百花齊放春滿園。社會的快速發(fā)展，正要求群策群力。

群智感知的概念即發(fā)源于此，其關鍵是利用大量無意識協(xié)作，低干擾和低負擔的非專業(yè)感知源來獲取信息，具有廣泛的應用性，國際社會紛紛邁開了群智感知網絡研究的腳步。但很快發(fā)現(xiàn)，群智感知網絡研究過程中，面臨著網絡差異性大、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)質量低劣、數(shù)據(jù)異常等諸多難題。

基于此，劉云淮從移動群智感知網絡的新特性出發(fā)，加入人類行為元素，探索弱連接下群智感知網絡架構和拓撲控制方法，建立無意識協(xié)作的通信增強機制，創(chuàng)新恰當?shù)墓?jié)點協(xié)同技術，以實現(xiàn)可靠通信，以促進群智感知網絡的大規(guī)模應用發(fā)展。此項課題的研究，將從宏觀上滿足大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展需求，促進數(shù)據(jù)挖掘技術的快速進步，有利于信息安全及共享網絡社會的長遠發(fā)展。同時，在微觀上也利于個人隱私信息的保護。

第6篇：無線通訊技術論文范文

關鍵詞：機車，安全，導航

 

隨著萊鋼生產規(guī)模的擴大，萊鋼運輸部機車也隨之增加，運輸生產越來越繁忙，鐵路線狀況越來越復雜，為了對運輸生產控制和監(jiān)督，提高機車的行車安全，我部引進了機車安全導航系統(tǒng),為調車作業(yè)的現(xiàn)代化管理提供先進、可靠的技術手段。

1.系統(tǒng)結構組成

本系統(tǒng)集調車作業(yè)計劃無線傳輸、機車運行安全防護、無線調車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)、機車速度及位置的動態(tài)跟蹤、機車工況數(shù)據(jù)采集等功能于一體。

為保證地面中央處理系統(tǒng)與機車移動信息終端之間無線通訊的實時性，以及盡可能的減少無線通訊的盲點區(qū)域，在每個站場設置一套地面中央處理系統(tǒng)。設置在各個站場的地面中央處理系統(tǒng)之間通過光纖網絡與貨物車輛實時跟蹤系統(tǒng)及接口機連接。論文格式。地面中央處理系統(tǒng)與安裝在各機車上的機車移動信息終端之間實現(xiàn)無線雙向通訊，用以傳遞站場畫面信息、調車作業(yè)計劃單、機車速度及位置等相關動態(tài)信息。

2.系統(tǒng)構成及主要設備組成

機車安全導航系統(tǒng)分為地面中央處理系統(tǒng)和機車移動信息終端兩大部分組成。論文格式。

2.1地面中央處理系統(tǒng)

地面中央處理系統(tǒng)包括室內和室外兩個部分。室內部分主要包括由兩臺運算能力較強的主機組成雙機熱備系統(tǒng)，UPS電源，一個數(shù)傳電臺及天線，一臺GPS接收器及天線等。室外部分包括地面應答器和與之配套的連接線纜等設備組成,如圖1所示。

2.2機車移動信息終端

機車移動信息終端由車載主機、數(shù)傳電臺、機車工況數(shù)據(jù)采集儀、10.4寸液晶顯示屏、操作用小鍵盤、車載GPS接收器、錄音話筒、車載無線調車等主要設備組成,如圖2所示。

3.系統(tǒng)主要功能

3.1實時動態(tài)跟蹤和定位功能（1）在機車顯示屏上動態(tài)實時顯示本機車位置信息；（2）在機車顯示屏上動態(tài)實時顯示前方信號狀態(tài)和距離，當機車進入指定安全區(qū)域時，將會有語音信息提示前方信號燈狀態(tài)和安全報警信息；（3）在機車顯示屏上動態(tài)實時顯示機車速度、柴機轉速、總缸氣壓、列車管壓、制動缸壓、手柄位置等相關信息；（4）對機車駕駛室內環(huán)境進行實時錄音，如：正、副駕駛的呼喚應答信息；司機與調車員、連接員、調度員之間的語音通訊信息等；（5）當有兩輛（或以上）機車進入同一股道時，將向本股道所有機車實時傳遞相對距離，并以圖形化顯示機車相對位置，當機車距離小于指定安全距離時，將以語音提示安全警告信息；（6）在調監(jiān)系統(tǒng)上動態(tài)實時顯示全場機車位置信息3.2安全防護功能（1）防止調車作業(yè)時車列冒進禁止顯示的阻擋信號機。論文格式。（2）防止調車作業(yè)時車列越過站場規(guī)定的停車點（一度停車位，分區(qū)點，站界等）。（3）控制車列在盡頭線安全距離前方停車。4）防止調車作業(yè)車列運行速度超過道岔、線路、特殊車輛等允許的最高限速。（5）防止連掛作業(yè)時超過連掛作業(yè)允許的最高速度。3.3調車作業(yè)計劃傳輸功能（1）自動讀取并發(fā)送調車作業(yè)計劃到相應機車上；（2）機車顯示屏上可顯示接收到的調車作業(yè)計劃。

3.4人機交互功能（1）在車載顯示器和車務終端上實時顯示：在指定范圍內實時顯示同一股道上其他機車位置和本機位置。以站場圖形方式實時顯示行、調車作業(yè)狀況。以圖標方式實時跟蹤顯示調車車列在調車作業(yè)區(qū)的位置。以文本方式實時顯示調車作業(yè)關鍵狀態(tài)信息。（2）在車載顯示器上實時顯示本作業(yè)車列前方信號狀態(tài)、調車限速、防護距離和平調信號控制命令。（3）司機通過小鍵盤實現(xiàn)調車作業(yè)單查詢、勾作業(yè)確認等操作。（4）車務值班人員通過車務終端鍵盤或鼠標實現(xiàn)調車作業(yè)通知單錄入、編輯和打印等功能。（5）通過車載主機喇叭向司機發(fā)出語音提示、報警音響。

3.5記錄處理功能（1）在地面主機、車載主機和監(jiān)控裝置主機中分別記錄并保存調車作業(yè)過程的實時信息。（2）通過轉儲設備可以將車載主機和監(jiān)控裝置主機中記錄的數(shù)據(jù)轉移到地面設備，進行分析處理。（3）在車務終端上可以對調車作業(yè)的歷史記錄進行回放和查詢檢索。4.主要功能實現(xiàn)的原理

4.1實時動態(tài)跟蹤和定位功能（1）機車移動信息終端通過車載GPS接收器實時接收到本機車的坐標位置，并同時通過無線方式實時接收地面GPS的坐標位置，通過差分計算后可獲得機車準確的坐標位置，并將此坐標位置由無線方式傳回地面中央處理系統(tǒng)。（2）地面中央處理系統(tǒng)把從貨車實時跟蹤系統(tǒng)和接口機獲取的相關數(shù)據(jù)合成加工后通過無線方式發(fā)送到機車移動信息終端，機車移動信息終端結合本機車的GPS坐標位置即可在顯示屏上動態(tài)顯示站場畫面及機車位置、速度等相關信息。（3）在某些關鍵位置設置地面應答器。當機車經過地面應答器進入該股道時，從應答器獲得機車所處的位置信息，系統(tǒng)從這個位置開始對機車隨后的運行軌跡進行實時跟蹤。當機車退出該股道并經過應答器時，系統(tǒng)結束實時跟蹤，待機車再次經過地面應答器進入該股道時重新開始新一輪的實時跟蹤。（4）地面中央處理系統(tǒng)實時接收各機車的位置、速度等相關信息，通過數(shù)據(jù)合成加工后可在調監(jiān)系統(tǒng)上動態(tài)顯示機車的相關信息。（5）系統(tǒng)可根據(jù)GPS、地面應答器、微機聯(lián)鎖及貨車實時跟蹤系統(tǒng)的相關信息等多方面實現(xiàn)機車的動態(tài)跟蹤和定位。假如其中某一部分出現(xiàn)短暫故障，系統(tǒng)仍可對機車進行動態(tài)跟蹤和定位。

4.2安全防護功能（1）同一股道機車防撞

①根據(jù)微機聯(lián)鎖系統(tǒng)傳入的地面信號狀況，判斷有機車A和機車B進入同一股道作業(yè)，或是機車A和機車B同時進入干線，地面中央處理系統(tǒng)將把從機車A和機車B接收到的位置、速度等信息實通過無線方式實時發(fā)送給機車B和機車A ；②車A和機車B接收到本股道上其他機車的位置、速度等相關信息后，在顯示屏上實時顯示本機車及對方機車的位置，以及兩機車之間距離和相對速度。

（2）防止調車作業(yè)時車列冒進禁止顯示的阻擋信號機

當某機車在進入道岔指定的安全警戒區(qū)域后，地面中央處理系統(tǒng)會把機車前方地面信號和機車與信號機間距離等相關信息發(fā)送給機車移動信息終端，車載主機軟件以圖形界面和語音提示等來對司機提出友好警示，并根據(jù)公式算出車輛是否需要減速，如需要會給予語音和圖形提示；當車輛需減速或停止時，但車輛還繼續(xù)前進，車內自動安全系統(tǒng)將會報警，并根據(jù)情況自動停。

4.3調車作業(yè)計劃傳輸功能（1）地面中央處理系統(tǒng)定時從數(shù)據(jù)庫讀取調度員下達的調車作業(yè)計劃，并通過無線方式將調車作業(yè)計劃發(fā)送到相應的機車上.（2）當機車上接收到調車作業(yè)計劃時，會有語音提示司機確認接收，接收到的調車作業(yè)計劃可直觀的在顯示屏上顯示。（3）機車移動信息終端可將機車接收到調車作業(yè)計劃的時間以及整張調車作業(yè)計劃單的完成時間傳回地面中央處理系統(tǒng)

5. 結束語

通過在萊鋼軋鋼站3臺機車上安裝機車安全導航系統(tǒng)后的使用情況來看，機車安全導航系統(tǒng)可以顯著提高機車調車作業(yè)效率，增加機車作業(yè)人員在作業(yè)過程中的安全性，并大幅降低了機車的各項損耗，有效降低了生產成本。

參考文獻

[1] 姚曉寧.基于GSM-R 的鐵路通信網絡設計[J]電子設計工程.2009,3.

[2] 段金輝.機車行車信息無線傳輸系統(tǒng)的研究[D]吉林大學碩士學位論文.2006,6.

[3]沈鋒.無線電導航系統(tǒng)信號接收技術[M]國防工業(yè)出版社.2010.

[4]黃智剛.無線電導航原理與系統(tǒng)[M]北京航天航空大學出版社.2007.

第7篇：無線通訊技術論文范文

關鍵詞：GPS衛(wèi)星定位導航技術，飛播造林，應用

 

GPS通常稱為“全球定位系統(tǒng)”，它能夠實時測量地球表面點的座標。在飛播的設計、導航、及成苗成效調查中，有著廣泛的應用。并具有如下優(yōu)點：方法科學、應用方便、節(jié)省成本。論文參考網。

一、GPS在飛播調查設計中的應用

1、應用于縣區(qū)播區(qū)的初選與踏勘

在縣區(qū)年度擬播計劃的基礎上，利用擬播區(qū)域的地形圖，根據(jù)圖面地形與地類，在圖上進行框選，算出框選播區(qū)各角點的大地坐標。

利用本地的GPS初始化數(shù)據(jù)，對擬用手持式GPS導航儀進行初始化。再到框選的擬播現(xiàn)地，利用地形及播區(qū)各角點的大地坐標數(shù)據(jù)，對播區(qū)實地查看，并最后選定播區(qū)。

2、飛播施工時用GPS儀做為飛行導航

在飛播施工中，以設計文件為依據(jù)，將擬播播區(qū)的各航點大地坐標輸入到飛行用GPS導航儀中，飛播時，播區(qū)每架次每播帶的壓標飛行，就由該GPS導航。

3、飛播施工時在現(xiàn)地地面接種中的應用

飛播施工時，在播區(qū)現(xiàn)地，根據(jù)播區(qū)接種線位置，算出各架次各播帶的擬設接種位置的大地坐標，并輸入到現(xiàn)地用GPS儀中，根據(jù)地形及GPS儀找到相應位置，并放置好接種樣布。從而更好地保證接種的質量及接種正常進行。

4、在播區(qū)成苗成效調查中的應用

用成數(shù)抽樣法，先布置好播區(qū)調查線，再以播區(qū)調查線在圖上的位置，以及調查樣方數(shù)的多少，算出各調查樣方的大地坐標,并輸入到GPS儀中，再根據(jù)地形和GPS儀找點設樣方查苗。論文參考網。

這樣進行調查，點位正確、選點容易。有利于成苗成效的調查質量。

二、GPS衛(wèi)星定位導航在飛播造林中應用前景

GPS在飛播造林中的應用，歷經十年，已經取得了顯著的效果。論文參考網。

隨著GPS儀精度的提高，以及GPS儀與計算機接口的拓展、GPS儀本身存貯容量的進一步增加；計算機無線通訊技術的存在的發(fā)展。設想，機場、飛機上、接種地面三地實時控制飛播施工的時代即將到來！

第8篇：無線通訊技術論文范文

關鍵詞:WISHBONE;FPGA;片上系統(tǒng);IP核

中圖分類號:TP302.2; TP338.1文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)31-0000-00

Design of Sensor Control System on Chip Based on Wishbone

HUANG Wang-hua1, LIU Yi-jun2

(1.Guangdong Textile Polytechnic,Foshan 528041,China;2.Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)

Abstract: The paper has designed a sensor control system IP core based on the analysis of traditional sensor node structure,which is under WISHBONE standard.This IP core has been carried out in Xilinx's Spantan 3 series FPGA chip successfully. First of all the paper designs the sensor node control system frame,in which SHT7X is a sensor module and CC2420 is a wireless communication module, and then it inrtoduces the detaile design of sub modules, including the MCU, interface modules and the system connecte module, all these modules are under WISHBONE Bus standard. Finally, after synthesizeing ,implementing and programming,the result shows that the IP core only uses 625 Slices, and its highest frequency is up to 78.740MHz.

Key words: WISHBONE;FPGA;SoC;IP core

無線傳感器網絡是當今國內外研究的熱點之一,它是計算機技術、通信技術和傳感器網絡技術相結合的產物[1]。目前,傳統(tǒng)的傳感器節(jié)點由傳感器、信號調理、ADC、微處理器、電源、無線通訊和天線組成。這種傳感器節(jié)點最大的特點是電路模塊化、體積較大、功耗也不低。近幾年來,隨著FPGA和SoC技術的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)逐漸由板級向芯片級設計過渡。本論文就在FPGA芯片上傳感器控制系統(tǒng)進行了設計,設計采用了WISHBONE總線標準,通過調試功能達到了設計要求。

1 傳感器網絡節(jié)點和WISHBONE總線簡介

傳感器網絡一般是由一定數(shù)量的傳感器節(jié)點通過網絡搭建起來,根據(jù)業(yè)務應用要求的不同選擇監(jiān)測不同數(shù)據(jù)的傳感器。目前,傳統(tǒng)的傳感器節(jié)點由傳感器、信號調理、ADC、微處理器、電源、無線通訊和天線組成。傳感器主要完成數(shù)據(jù)采集,其類型由被監(jiān)測的物理信號的形式決定。ADC主要完成模擬信號到數(shù)字信號的變換,通常市面上的傳感器模塊都集成了數(shù)模轉換功能。微處理器主要完成數(shù)據(jù)處理和操作控制,通常采用低功耗的,如MicroChip公司的PIC系列等。通訊單元主要負責數(shù)據(jù)的網絡傳遞,一般由低功耗、短距離的無線通信模塊組成。

Wishbone[2]總線是一種開源的片上總線標準,現(xiàn)由OPENCODES組織維護。該總線采用了主/從結構,由主部件發(fā)起每次與從部件之間的數(shù)據(jù)傳輸,支持常見的四種IP核聯(lián)接方式,包括:點對點、數(shù)據(jù)流、共享總線和交叉開關。

2 結構總體設計

因該設計所涉及的傳感器節(jié)點主要以監(jiān)測大氣溫度和濕度為目的,為了提高數(shù)據(jù)采集的準確度和減少功耗,節(jié)點采用了瑞士SENSIRION公司開發(fā)的數(shù)字溫濕度傳感器SHT7X系列傳感器。該模塊為插針型,方便傳感器的安裝和系統(tǒng)調試。同時為了方便自適應組建網絡,本傳感器節(jié)點采用CC2420作為無線通信模塊。該無線通信模塊可以通過4線SPI總線(SI、SO、SCLK、CSn)設置芯片的工作模式,并實現(xiàn)讀/寫緩存數(shù)據(jù)、讀/寫狀態(tài)寄存器等。通過控制FIFO和FIFOP管腳接口的狀態(tài)可設置發(fā)射/接收緩存器。

傳感器節(jié)點控制模塊的設計直接影響著整個無線傳感器網絡的質量。該文利用FPGA技術設計了節(jié)點的控制模塊,模塊系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

該片上系統(tǒng)主要由一個8位的MCU,片內存儲器數(shù)據(jù)RAM,WISHBONE總線控制器和各外設控制器IP核組成。其中MCU IP核主要負責整個片上系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理,該MCU采用PIC16C5X系列的33條經典控制指令[3],根據(jù)FPGA芯片的特點和應用的需求設計相應的體系結構。RAM IP核主要用來存放監(jiān)測數(shù)據(jù),該IP核由FPGA芯片的RAM塊組成。各外設控制器IP核,主要負責根據(jù)外設接口類型,將內部平行數(shù)據(jù)格式轉換成相就的數(shù)據(jù)格式,比如LCD-WISHBONE接口IP核,將內部數(shù)據(jù)總線的數(shù)值根據(jù)數(shù)碼管進行編碼;UART-WISHBONE接口IP核將內部數(shù)據(jù)總線的平行數(shù)據(jù)轉換成相應波特率的UART串行數(shù)據(jù),等等。以上IP核不管是MCU IP核還是接口控制器IP核都用WISHBONE片上系統(tǒng)總線標準進行規(guī)格化。最后通過WISHBONE總線將各功能IP核模塊連接起來,各IP核訪問總線由總線控制模塊控制。

3 系統(tǒng)各模塊的設計

3.1 微控制器IP核

該IP核采用傳統(tǒng)的LOAD/STORE結構,即指令操作數(shù)基本來自寄存器,運算結束后結果也放回寄存器中,指令執(zhí)行前要先提取數(shù)據(jù),指令結束后要結果存儲好。整個系統(tǒng)由控制器根據(jù)指令控制其它單元的操作,如取址、取數(shù),ALU運算等。

MCU IP核在Syscon模塊時鐘的驅動下,首先指令寄存器根據(jù)PC值取出指令,這就是取指階段。接下來是譯碼器對指令進行譯碼,并從存儲器中取出操作數(shù)。然后ALU根據(jù)譯碼結果對操作數(shù)進行運算,最后寫回存儲器或輸出結果。IP核接口采用WISHBONE標準,其中地址標志位用于選擇外設。

3.2 IIC-WISHBONE控制器IP核

IIC(Inter-Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線標準,用于連接微控制器及其設備[4]。該控制器IP核主要用于連接濕溫感應器SHT7X,通過本IP核將感應器的串行數(shù)據(jù)轉換為8位并行數(shù)據(jù)。轉換過程中,通過對一系列寄存器的操作,可以設置器件速度,控制操作,接收傳輸數(shù)據(jù)等。該IP核采用了字節(jié)傳輸控制模式,在感應器時鐘的觸發(fā)下,從感應器中讀取采集的數(shù)據(jù),當數(shù)據(jù)緩存器滿時,即鎖定,并通過命令寄存器,請求占用總線,直到MCU響應。這樣就完成了以次數(shù)據(jù)采集。

3.3 SPI-WISHBONE接口

SPI(Serial Parallel Bus)總線是由Motorola公司提出的,可以允許外設以串得方式與MCU進行通信的一個總線[5]?？偩€是一種高速的、全雙工、同步的通信總線,并且只由4條信號線組成,分別是:SCLK(時鐘線)、/CS(片選線)、SDO(數(shù)據(jù)輸出線)和SDI(數(shù)據(jù)輸入線)。該IP核主要用于連接無線模塊CC2420,將經MCU處理后的數(shù)據(jù)通過該IP核傳遞給CC2420。

3.4 UART-WISHBONE接口

UART(即Universal Asynchronous Receiver Transmitter 通用異步收發(fā)器)是廣泛使用的串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。UART允許在串行鏈路上進行全雙工的通信。在嵌入式系統(tǒng)設計中經常會用到UART接口來進行通信,將UART功能集成到SoC設計中從而簡化了電路,縮小了面積,還充分利用芯片剩余邏輯單元。UART主要由UART內核、信號監(jiān)測器、移位寄存器、波特率發(fā)生器、計數(shù)器、總線先擇器和奇偶校驗器總共七個模塊組成。主要部分功能介紹如下:UART內核主要完成控制周圍其它部分在收發(fā)數(shù)據(jù)時的操作;信號監(jiān)測器對輸入信號進行實時監(jiān)測,一有新的數(shù)據(jù)立即通知UART內核;總線選擇用于選擇奇偶校驗的輸入是數(shù)據(jù)發(fā)送總線還是數(shù)據(jù)接收總線。

4 系統(tǒng)集成

通過前面?zhèn)€IP核的設計、測試和電路優(yōu)化,接下來主要是將各IP核集成起來。在IP核設計過程中已對IP核接口進行WISHBONE標準化。為了將多個WISHBONE總線接口標準的各IP核連接成一個片上系統(tǒng),WISHBONE總線標準主要有四種聯(lián)接方式,包括端對端、數(shù)據(jù)流、共享和交叉總線。本設計主要考慮到系統(tǒng)外設數(shù)量較少,同時系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的實時性要求不高,為了設計的簡便,本設計采用共享式互聯(lián)方式[6]。

總線控制模塊根據(jù)主設備(MCU)輸出的地址高四位進行選擇從設備,在本系統(tǒng)中,從設備可以擴展到16個。主設備輸出的低四位地址為各接口控制器IP核內的寄存器地址,用于暫存操作命令和數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)綜合/實現(xiàn)/調試

在完成系統(tǒng)集成的功能測試后,就可將設計進行綜合實現(xiàn)。綜合是指將電路的高級語言(VHDL、 Verilog、 SystemVerilog等)或原理圖轉換成低級的,可與CPLD/FPGA相映射的網表文件,就是按照某種規(guī)定描述電路的基本組成和如何相互連接的文件[7]。

綜合前主要是設定設計的約束,包括引腳和時鐘等。然后在ISE自帶的高性能的綜合工具中進行綜合,最后綜合結果顯示該系統(tǒng)IP核只占用了625各Slice,僅用了器件3%的資源,同時時鐘也達到了約束要求,具體情況如圖2所示。

綜合后占用FPGA資源情況如下:

Number of Slices: 625 out of166403%

Number of Slice Flip Flops:510 out of332801%

Number of 4 input LUTs:1115out of332803%

Number of bonded IOBs: 20 out of 519 3%

Number of BRAMs:3 out of84 3%

Number of GCLKs:4 out of2416%

IP核時序情況如下:

Minimum period: 12.700ns (Maximum Frequency: 78.740MHz)

Minimum input arrival time before clock: 5.166ns

Maximum output required time after clock: 11.848ns

隨后進行實現(xiàn),通過ISE自帶工具查看布局布線情況,可以發(fā)現(xiàn)主要分布在BANK2,且較集中。然后利用Generate Programming File命令生成BIT位流文件,最后用編程工具iMPACT將位流文件直接下載到FPGA芯片中,通過對運行情況的分析,設計達到了預定要求。

6 小結

該文主要完成了基于WISHBOEN總線的片上傳感器控制系統(tǒng)的設計,設計的內容包括MCU、IIC接口、ISP接口和URAT接口,以及對采用WISHBONE總線標準對其進行規(guī)范化。然后通過共享式總線控制模塊將各IP核聯(lián)接起來。最后將系統(tǒng)IP核下載到Spartan-3A DSP 1800A開發(fā)板進行了調試,設計基本達到要求。

參考文獻:

[1] 敦旭峰,田豐,孫小平.無線傳感器網絡節(jié)點的研究與設計[J].沈陽航空工業(yè)學院學報,2007,24(5):61-64.

[2] Microchip Technology Inc.PIC16C5X Datasheet[Z].1998.

[3] 陳穗光,葛建華.I2C總線接口協(xié)議設計及FPGA的實現(xiàn)[J].山西電子技術,2006(6):37-38.

[4] 孫豐軍,余春暄.SPI串行總線接口的VERILOG實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術,2005,16(20):105-107.

第9篇：無線通訊技術論文范文

機器人誕生于20世紀，發(fā)展比較快，而且應用極其廣泛，應用于抗震救災，機械加工生產，科學研究，國防中，對人們的生產生活起到了巨大的影響，在生活與生產中早就成為了必不可少的生產力，加快了人類的進步和社會的發(fā)展，促進了國家先進生產力的提高，智能機器人越來越成為機器人制造的主流，采用無線傳播系統(tǒng)，超聲波傳感測距，無線技術傳播系統(tǒng)，能夠使機器人更加先進，越來越容易被人們應用，對生產起到很大的促進作用。

1 履帶式移動機器人總體設計

1.1 履帶式移動機器人的運動機構設計

履帶機器人的運動機構由履帶式移動機構和五自由度機械臂兩部分組成。履帶式移動機構由兩臺步進電機分別驅動兩條履帶。五自由度機械臂由大臂、小臂及手腕構成，所有關節(jié)都由步進電機經諧波減速器進行驅動。兩自由度云臺安裝在機械臂上，云臺上的攝像機可完成全方位圖像采集作業(yè)。

1.2 履帶式移動機器人的控制系統(tǒng)總體設計

該機器人的體系結構采用模塊化結構，各個模塊都是相對獨立的運行，協(xié)調工作。

其中機器人微控制器系統(tǒng)主要是由多個單片機控制器組成，它們負責完成傳感器的信息采集、電機控制以及與遙控計算機的通訊三大任務。機器人的運動控制及執(zhí)行機構系統(tǒng)是機器人的動作執(zhí)行部分，具體完成機器人的各個動作，如前進、后退、轉彎等。

2 履帶式移動機器人的硬件設計

2.1 移動機器人的微控制系統(tǒng)設計

機器人是由一個5自由度的關節(jié)式機械手和一個2自由度的履帶組成，采用兩級單片機控制，5個從單片機分別控制5個步進電機，作為關節(jié)控制驅動系統(tǒng)，接受主單片機的指令并執(zhí)行指令，實現(xiàn)對各關節(jié)的運動控制等功能。同時兩履帶的兩個步進電機需要兩個從單片機控制，接受主單片機的指令，實現(xiàn)履帶車轉彎前進或后退等功能。從單片機還會接收極限位置傳感器的信號，保證各驅動部件的運動在規(guī)定范圍。

2.2 履帶式移動機器人的超聲波感知模塊設計

超聲波傳感器具有成本低廉，采集信息速率快，距離分辨率高，質量輕、體積小、易于裝卸等優(yōu)點。并且超聲波傳感器在采集環(huán)境信息時不存在復雜的圖像匹配技術，不需要通過大量的計算獲得距離數(shù)據(jù)，因此其測距速度快，實時性好。超聲波傳感器測距模塊的設計

超聲波傳感器系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生電路、超聲波接收電路等模塊組成，整個系統(tǒng)主要是由主單片機來控制，從而完成超聲波信號的發(fā)射與接收。另外本系統(tǒng)設有接近開關，接近開關的觸發(fā)響應以及移動機器人發(fā)出緊急停車信號、控制通訊等功能也都是通過主單片機SPCE061A來完成的，在移動機器人中，SPCE061A的UART編程設置是可編程控制的接口，通過編程控制設置通信方式、校驗方式、波特率等[1] 。為了對環(huán)境有充分的了解，獲取足夠的環(huán)境信息，建立有效的環(huán)境模型，必須采用多個傳感器組成機器人的感知系統(tǒng)。該履帶式移動機器人擬配備10個超聲傳感器，在機器人的前進方向按照15度的間隔配置7個，覆蓋前方105度的區(qū)域，另外三個分別安裝在正左方、正右方及正后方，可以用來探測穿過狹窄通道時的環(huán)境信息。激發(fā)換能器產生超聲波信號[2] 。

這套遙控系統(tǒng)由遙控計算機、移動機器人、數(shù)據(jù)無線通信系統(tǒng)，圖像無線傳輸系統(tǒng)組成。圖像無線傳輸系統(tǒng)將移動機器人前方的攝像頭圖像傳輸?shù)竭b控計算機上，合成立體圖像，提供給操作者分析。數(shù)據(jù)無線通信系統(tǒng)負責在移動機器人和遙控計算機之間傳遞移動機器人的狀態(tài)參數(shù)以及控制命令。

2.3 數(shù)據(jù)無線通信系統(tǒng)設計

數(shù)據(jù)無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)了遙控計算機和機器人雙向數(shù)據(jù)交換。無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊采用基于nRF401無線通信單片機的PTR2000微小型、低功耗、高速率19. 2K無線收發(fā)數(shù)傳MODEM。

首先處于發(fā)射端的遙控計算機串行口RTS產生高電平，經過MAX232電平轉換（將RS232電平轉換成TTL電平），使PTR2000（1）的TXEN引腳置1，進入發(fā)射模式。接著由計算機串口TXD將控制指令按照一定的協(xié)議，經過電平轉換，最后由無線通信模塊DI端接入并發(fā)射。發(fā)射端的電平轉換模塊和PTR2000模塊的電源為普通干電池組，因為開關電源會引起亂碼和傳送距離縮短。處于接收端的PTR2000（2）模塊處于接收模式。收到信號后，PTR2000（2）模塊通過DO引腳，將信號引入單片機SPCE061A的IOB7。主單片機是機器人控制單元與通信模塊PTR2000 （2）的過渡部分。它負責將信號通過串口接收，從中提取控制命令及參數(shù)，最后控制各單元。數(shù)據(jù)無線通訊系統(tǒng)。圖像無線傳輸系統(tǒng)及立體視頻顯示設計

圖像無線傳輸系統(tǒng)是遙控系統(tǒng)中的重要模塊，為操作人員提供可靠的視覺信息，我們采用了西安504所的MTVT-91G微波開路電視傳輸系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用衛(wèi)星通訊傳輸技術開發(fā)。履帶式移動機器人控制系統(tǒng)軟件設計

履帶式移動機器人控制系統(tǒng)的軟件編制主要是主單片機控制系統(tǒng)的編制。主要包括：主單片機與無線通信模塊的通訊程序設計，主從單片機之間的多機通信程序設計以及超聲波傳感模塊的程序設計。

2.4 主單片機與無線通信模塊串行通訊程序設計

主單片機SPCE061A通過自帶的通用串行異步收發(fā)器（UART）和無線傳輸模塊PTR2000完成與遙控計算機的通信。串行通信可分為異步傳送方式和同步傳送方式。在此，采用單片機的異步通信方式。

2.5 通訊程序的設計

主單片SPCE061A與無線傳輸模塊PTR2000的通信程序主要包括：主單片機SPCE061A的主程序和收發(fā)中斷子程序。機器人串行 通訊收發(fā)編程

PTR2000模塊與單片機的連接中，PTR2000模塊的D0和DI分別與單片機RxD （IOB1）和TxD （IOB0）連接。單片機可直接通過將IOB8位置1或置0而將無線收發(fā)模塊置于發(fā)射或接收狀態(tài).PTR2000的Pin6 （PWR）與SPCE061A的IOB6相連，PTR2000的Pin7（TXEN）與SPCE061A的IOB8相連，CS直接接地。

2.6 超聲波感知系統(tǒng)軟件設計

該超聲波感知系統(tǒng)軟件主要由主程序、中斷服務程序和串行通訊程序等三部分組成。串行通訊程序在上節(jié)中己經介紹過，在此主要對系統(tǒng)軟件的主程序進行詳細的介紹。

3.結論

本文設計的履帶式移動機器人采用了主從式控制系統(tǒng)結構，而且主單片機采用了目前性價比較高的凌陽16位單片機，相比于常用的8位單片機，16位單片機具有更快速的數(shù)據(jù)處理速度。機器人通過無線傳輸模塊與遙控計算機進行通信，相比于僅僅用單片機控制的機器人該機器人能夠利用遙控計算機的強大功能完成大量復雜的控制分析功能。而且無線傳輸系統(tǒng)使得該機器人能夠有很大的工作空間。特別地，論文所采用的凌陽SPCE061A單片機相比于傳統(tǒng)16位單片機具有更多的功能模塊。

從經濟性考慮，它能夠在一些人類無法適應或者危險的工作條件下在遙控計算機的控制下完成工作任務。由于該機器人的機械手臂具有足夠的自由度和轉動角度，所以即使在惡劣的工作環(huán)境下也同樣能夠精確靈活的完成相應動作。該機器人以其靈活性和精確性能夠有效的解決工作中的實際問題，在提高工作效率，減少原料浪費，保護勞動者安全等方面具有重大意義，

參考文獻

[1] 譚家玉等.單片機原理及接口技術：凌陽16位及51系列8位單片機[M].第2期.哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003.