现代无线通信技术论文范文

时间:2023-01-20 14:45:58

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现代无线通信技术论文

篇1

3G指的是第三代移动通信,现阶段全球范围内包括三种主流3G标准。中国科研人员通过不懈努力,成功研发出了国际通用的标准,即TD-SCDMA。这三类技术有不同的优缺点,是3G技术的主流应用标准。3G网络能够在各类蜂窝之间自由切换,可以在移动的条件下进行数据传输,且可以应用于大范围传输,能够传送语音类与数据类讯息。

1.2宽带固定无线接入技术快速发展

宽带固定无线接入技术有诸多优势:带宽高、建设速度快、接入手段灵活多变等。因此无线通信业越来越加大了对该技术的投入。然而也存在一些局限性,譬如高频段的LMDS技术无法应用于恶劣天气条件下,而DDMS技术在国内的应用带宽受限,其发展受到了约束。正基于此,在现实应用中必须依照具体情况,有针对性地进行应用,最大化其特长,规避其缺陷。

1.3蓝牙技术成为新兴的短距离无线通信技术

远距离无线通信技术逐渐更新换代,而近距离无线通信技术也在同步发展。现阶段,人们随身携带的通信工具,主要利用红外线进行传输,通过IRDA能够避免长距离电线电缆的麻烦,但仍然不便于利用。蓝牙技术应运而生,并成功地在短距离内创建了公众化的无线网络。各种信号均可以借助接入点进行传输,摒弃了传统的电缆,而且被广泛应用于交互式短距离无线通信中。这就包括了电话会议、相机与电脑终端之间的图像传输、不同家庭电器的遥控等。

1.4Wimax成为宽带无线技术新产物

Wimax科技正逐渐兴起,其特点是远距离传输与高带宽。通过Wimax,人们有效地构建了城市之间、城乡之间的无线网。Wimax能够覆盖几十公里以上,网络速度达到了几十M/s。所以有些科学家认为,其远距离与高速传输服务也许会抢占3G通讯的市场份额。Wimax技术在运营开支、传输速度和距离等层面有着得天独厚的优越性,也许会成为一类开创产业新局面的科技。

1.5超宽带无线接入技术

超宽带是一类时域通信手段,其无线接入技术比普通科技手段的带宽高,有着高速率、开支少、能耗少的优势。相比于传统的无线通讯网络,这种技术无需载波,仅仅通过小周期的脉冲信号作为载体,以二进制信号进行传输。这种超宽带信号的频谱比较稀疏,信号强度是mW级别,能够抵御强干扰信号。相比于CDMA框架,此通信系统更利于实现,仅需较少的开支。

2未来无线通信领域的发展趋势

2.1现代无线通信领域技术互补性日益明显

现代无线通信技术种类逐渐增多,每种都有各自的优劣势与适用场合。3G相对适合于大范围与城际漫游的数据传输需求,而无线局域网则适合于中距离范围内的信号传输,超宽带技术适合于近距离、超高速的无线通讯。所以在发展无线网络通信技术的历程中,我们应当依照不同消费者的个性化需求,甄选出最适合的无线通讯手段,使得无线通信业务有着多元化未来,更好地处理移动通信应用中的各类难题。在不远的将来,无线宽带接入技术仍会朝着高带宽、大范围传输的方向不断发展。未来仍有可能会孕育出更先进的技术手段。现阶段的无线宽带接入技术应用于受限条件下的高速度传输,其话音通讯性能仍然与公众移动通讯手段相距甚远。因此,我们应着眼于未来,不断挖掘其技术优越性,弥补移动网络的应用缺陷,以更好地服务大众,同时避免资源浪费。

2.2蓝牙技术将革新现代无线通信业的发展

在蓝牙技术的发展大潮中,众多企业都在探究和制造以蓝牙技术为主导的电子产品,譬如某集团研制了以蓝牙技术为基础的无线耳机等。芯片设计研发团队成功开发了在蓝牙技术所需频段内的专用IC,同时配备了与之匹配的应用硬件软件套装,便于其他客户或应用厂商可以快速掌握此芯片的应用之道,并生产出以蓝牙技术为本的新产品。除此之外,软件开发企业研发出了大量适用于蓝牙技术的软件,被广泛应用于电脑、手机等。大部分电子产品都能借助蓝牙技术以无线方式连接成网络,使人们可以自由地传输讯息。蓝牙技术的产生推动了无线通信业的进一步发展,计算机业和电器行业都得益于蓝牙技术的发展,并加大了对蓝牙技术开发的投资力度。

2.3无线网络通信技术的融合趋势

2.3.1无线技术与蜂窝网技术的融合

为了完成其计费与检测功能,短距离无线通信技术被应用于电子产品中。现代无线通信技术在近些年来迎来了更快速的发展,愈来愈多的短距离无线接入技术被应用于社会生活的各个层面,譬如蓝牙技术有效融合了短距离无线技术与蜂窝网技术。

2.3.2移动通信技术和无线宽带接入技术的融合

移动通信业务的发展成熟,与宽带业务领域的拓宽,直接推动了多种宽带接入技术的产生和发展。譬如无线局域网技术推动了3G通讯技术的其他应用。而且移动通信技术和无线宽带接入技术互惠互利,并在4G时代完美地融合成一个健全的系统。

篇2

传统的视频编码标准都是围绕比特流的概念组织的。实际上用于传送数字视频的大多数网络体系结构并不适合直接传输比特流。在许多网络体系结构中,比特流需要拆分为数据分组。这些分组的特性,如最小/最大尺寸、相关开销和差错属性等在网络体系结构间、甚至在某个给定的网络体系结构内也是很不相同的。假如视频编码器自身能和网络特性很好的匹配,将能够获得更好的视频QoS。问题是如何容错地支持易差错的无线移动网络?为了解决无线移动信道视频的容错传输,我们将采用如前向纠错编码及支持差错复原的视频压缩编码技术来解决。H.264编解码器可以很好的解决易差错信道的视频容错传输。在3GPP/3GPP2的传输环境下通过选择适当的条带长度使H.264编解码器和无线移动信道的网络特性得到很好的匹配,实现无线移动信道视频的容错传输。H.264标准适用于无线网络传输的主要原因之一就是在概念上分为两层:视频编码层VCL(VideoCodingLayer)和网络抽象层NAL(NetworkAbstractionLayer),其中VCL负责高效的视频内容表示,它被设计成尽可能独立的网络,NAL负责对编码信息进行打包封装并通过指定网络进行传输。H.264中还定义了两种新的帧编码类型,即SP帧和SI帧来完成不同流的切换,可以根据传输网络和用户终端的具体情况自适应地在不同码率的视频流之间切换,这大大改善了视频流对3G网络的适应性。

一、3G视频通信中容错技术的应用

3G通信技术的出现使对话式无线视频业务成为可能,虽然3G网络在移动环境下的带宽可达384kbps,在静止环境下的带宽可以达到2Mbps,但是由于信道衰减、建筑物遮挡、终端移动、多用户干涉等原因影响,使得信道是时变且高误码的,因此,在3G网络上传输视频流时,仅仅追求高的压缩效率是不够的,必须有一定的容错和错误掩盖措施。最新的3GPP/3GPP2标准要求3G终端支持H.264/AVC视频编解码技术,同时由于硬件的限制,3G终端只支持部分H.264/AVC的容错工具。H.264中虽然提供了一些容错工具,但是它们有各自不同的用途和目的,即在不同的场合需要选择不同的组合来使用。

1.1错误隐藏技术由于错误隐藏技术能够利用接收到的数据来恢复丢失的数据,因此一般都应用在解码器端。在无线网络环境中,解码器的这种能力尤其重要,因为无线网络环境中误码率高,很多RTP包在传输中被网关或者路由器丢弃,而这些丢失的数据又必须在解码器端根据空间和时间上的相关性来恢复。错误隐藏技术的实现方法也很多,在JVT参考软件中,就使用了一种空间相关性的方法,即使用被丢失宏块周围的4个宏块来恢复被丢失的数据,其选用的标准是使恢复后边缘数据的SAD(sumofabsolutedifference)差最小。这种方法的效果虽不是最好,但是计算简单有效。

1.22Slice结构为了满足MTU大小的要求,在3G网络视频传输中对视频进行分片压缩显得尤其重要。经过分片压缩后的视频中每个RTP包中包含一个片,一般每个slice中包含一个或者几个宏块,并以RTP包的大小满足MTU的要求为准。

1.3帧内编码块刷新由于帧内编码不依赖时间上相邻帧的数据,所以帧内编码块能有效地阻止由于包丢失甚至帧丢失而引起的错误传播。对于对话式视频业务来说,由于实时性要求高,而且I帧刷新的频率较低,因此可以用帧内编码块来部分代替I帧的作用。H.264/AVC提供了两种帧内编码块刷新(intrablockrefreshing)模式;其中,一种是随机模式,即用户可以选择帧内编码块的数目,而由编码器随机决定哪些哪些位置上的宏块实行帧内编码;另一种是行刷新模式,即编码器在图像中依次选择一行进行帧内编码,但图像分辨率大小不同,每次需要帧内编码块的数目也不同,例如在QCIF格式图像中,每次需要选择一行,即11个宏块进行帧内编码,而在CIF格式图像中,这个数字变成22。

1.4参数集(ParameterSets)H.264标准中,取消了序列层和图像层,将原本属于序列和图像头部的大部分句法元素分离出来形成序列参数集SPS(SequenceParameterSet)和图像参数集PPS(PictureParame2terSet)。序列参数集包括了与一个图像序列有关的所有信息,如编码所用的档次和级别、图像大小等,应用于视频序列。图像参数集包含了属于一个图像的所有片的信息,如嫡编码方法、FMO,宏块到片组的映射方式等,应用视频序列中的一个或多个独立的图像。多个不同序列参数集和图像参数集被解码器正确接收后,被存储于不同的己编码位置,解码器依据每个己编码片的片头的存储位置选择合适的图像参数集来使用。

1.5冗余片(RedundantSlice)H.264编码器除了对片内的宏块进行一次编码外,还可以采用不同的编码参数对同一个宏块进行一次或多次编码,生成冗余片,冗余片的信息也被编码进同一个视频流中。解码器在能够使用主片的情况下会抛弃冗余片,反之如果主片丢失,也可以通过冗余片来重构质量。

1.6灵活的宏块排序(FMO)FMO技术通过片组(slicegroup)技术来实现。片组是由一个或者多个片组成,而每个片中通常包括一系列的宏块。采用FMO进行视频编码的好处在于,可以使因信道传输而引起的错误分散。具体实施方法是:帧图中的宏块可以组成一个或几个片组,每一个片组单独传输,当一个片组发生丢失时,可以利用与之临近的已经正确接收到的另一片组中的宏块进行有效的错误掩盖。片组组成方式可以是矩形方式或有规则的分散方式(例如,棋盘状),也可以是完全随机的分散方式。采用FMO提高了码流的容错能力,却使编码效率有所降低,同时也会增加编码延迟时间。

二、结论

通信技术的飞速发展,第三代数字无线移动通信网络以及多媒体信息服务(MMS)的兴起为无线移动环境下的多媒体通信业务(特别是视频)提供了应用和发展的需求.多媒体业务是3G的基本业务之一,然而视频通信业务对3G网络还是一种挑战,这是由于无线网络是一种易错网络,容易受到多径干扰、阴影衰落等多种条件的影响,致使视频传输流中的RTP包会大量丢失,因此对于3G无线网络中的视频通信业务,容错技术是不容忽视的。H.264/AVC视频编码标准本身提供了许多容错工具,可以很好的解决易差错信道的视频容错传输,提高3G视频通信的可用性。

参考文献:

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1 引言

目前,随着煤矿机械化、自动化程度的不断提高,通信技术在煤矿生产中的地位显得越来越重要,已成为煤矿实现科学管理、提高劳动生产率、防止事故灾害、降低百万吨死亡率的必要手段。煤矿通信系统可分为地面通信和井下通信两大部分。论文参考。近几年来地面通信得到迅猛发展,设备、容量、技术不断更新,逐步实现了数字化、程控化,通信的可靠性和稳定性也逐渐提高,地面通信正在向集语音、图像和数据传输“三合一”的综合信息网方向发展。但是,煤矿井下通信由于受通信设备技术、特殊环境条件等问题的制约,还存在许多问题。因此,建立一个畅通、灵活、可靠的井下通信系统是现代化煤矿建设的首要任务之一。

2 煤矿井下通信的特点

在煤矿通信的现代化进程中,井下通信作为重要的生产要素之一早已渗透在安全生产的每一个环节当中,特别是在生产指挥调度和安全的信息交流方面,都起着举足轻重的作用。煤矿井下通信系统由于其环境的特殊性,具有较强的煤矿专业特征。

2.1 通信设备设计及制造方面的特点:

(1)井下通信设备必须具备本质安全性或防爆性,以适合在含爆炸性气体的场合使用。所谓本质安全性是指正常工作或故障状态下装置产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物。这就要求在电路设计时,对功率分配、元器件选择,包括制作工艺保护措施都要做出特殊的考虑,不能直接照搬电信系统的设备或标准。

(2)设备必须体积小巧,质量轻,外壳必须具备防潮、防尘、防机械冲击的能力。这是因为井下工作人员劳动强度大,井下巷道特别是工作面空间窄小,负重行动不太方便,而且生产岗位经常变动,流动性较大,因此要求设备必须便于携带和使用。

2.2 通信设备功能上的特点:

(1)通信系统对生产调度人员必须提供较高的优先权,可实现选呼、群呼、强插、强拆、录音、扩音等功能,以便使指挥人员能畅通、无阻塞地呼叫任何终端。

(2)在重要通信点上应具备紧急呼叫和双向报警功能,以提高对事故灾害的应变能力。

(3)随着煤矿井下安全生产及井下人员定位系统发展的需要,井下设备应当具有较强的移动通信功能,而矿井巷道为非自由空间,无线电波在井下巷道的传输受到根本性制约。所以应当研制功能更强的设备应用于煤矿井下的移动通信。

2.3 通信设备性能上的特点:

(1)井下通信设备是在信道条件较差的情况下工作,与地面通信有着较大的区别,地面通信设备的设计制造是以比较确切的信道参数为依据的。而由于井下环境较差,潮湿、粉尘严重,且在狭小的巷道空间内布有铁道、管道、支架、电缆等金属构件,所以,无论是专用信道还是借用信道,其特性都会受到较大的影响,使信道特性变坏或不稳定。

(2)井下用电设备配置量大,启动频繁,对信道形成的电气干扰的噪声频谱宽、电平高。这些都对井下通信设备的运行构成较大的影响。这就要求运行于井下的通信设备在性能上必须能适应较差的信道条件和较强的干扰。

3 煤矿井下通信技术

建立功能完善的井下通信系统对于提高自动化程度、劳动生产率、加强安全防护等方面都有着非常重要的意义。井下通信作为现代煤矿通信技术的重要组成部分,现在亟待开发、研究、完善和提高。目前,井下通信技术主要有以下几种。

3.1 载波通信技术:

载波通信是煤矿应用较早的一种通信方式,在语音、控制及信号监测方面都有应用。架线机车动力载波通信系统是煤矿早期实现电机车移动调度通信的主要手段,目前仍有一部分矿井在继续使用。由于矿井载波通信的借用信道多数是动力电缆或机车的架线等,这些信道分支多,线路上设备起动频繁,造成信道参数随时间和地点的变化很大,因而通信质量不理想。目前载波通信系统在传输距离、通话清晰度、抗干扰性能等方面和感应通信及漏泄通信技术相比有较大差距,将逐步被替代。但在一些特定的工作环境,比如采煤机的动力载波监测等应用场合,采用动力线作为监控装置的载波信道仍有其实用价值。论文参考。

3.2 漏泄通信技术:

是利用表面开孔的同轴电缆(漏泄电缆)在巷道中起到长天线的作用,实现移动电台之间或与基站之间的可逆耦合,已获得较好的通信质量。采用漏泄电缆实现井下巷道内无线电波的传输是一种比较理想的方法。漏泄通信技术不仅应用在矿井中,而且应用于公路、铁路隧道、地铁及地下停车场等场合,在国内外受到普遍的重视。其缺点是系统造价昂贵,又需敷设专用传输线,且信号接收局限在离导线30m以内,传输线架设和维护需花一定代价。

3.3 感应通信技术:

就是利用普通的金属导体,如电线、电缆、钢轨等,与移动电台之间的电磁感应,静电耦合的一种通信方式。它似乎像有线电,又有点像无线电,美其名曰“感应无线电”。通信与普通电台的通信过程十分相似。感应通信系统具有系统组成简单、价格较低、感应线敷设简便(甚至可以用金属管道作为感应线)、无需中继器等优点,是煤矿井下比较受欢迎的一种移动通信方式。它能以较小的发射功率实现较长距离的通信,能同时实现几个方向通信。感应通信系统为减小传输衰减,选择的传输频率较低(一般在2MHz以下)。而煤矿井下在低频段的电磁噪声较大,所以感应电话通话质量在有些矿井不理想,噪声较大。另外,感应线离巷道壁太近时,形成电磁场空间分布的不均匀,引起较大的损耗,影响传输距离。

3.4 井下光纤通信技术:

国际上实用的光纤通信系统是1970年以后才发展起来的。由于光纤通信容量大、中继距离远、防爆性能好、抗干扰能力强,使光纤通信技术及其应用发展很快。1991年我国第一套井下光缆通信系统KT1系统研制成功,成功地解决了井下光缆的接续技术和井下光通信的若干技术难题,填补了井下光通信产品的空白。目前煤矿井下的光纤通信技术已经在许多领域发挥作用。除传统的语音通信外,光纤是监测监控系统中理想的高速信道。光纤通信的低损耗无中继传输优点使光纤工业电视系统成为井下工业电视系统的主导产品。光纤通信技术是一门新兴的正在不断发展的技术。就目前的井下光纤通信系统而言,光通信的许多优越性还有待进一步发挥。光纤通信在煤矿井下通信系统中的地位将会有更大的提高。

3.5 井下PHS通信技术:

PHS是日本开发的网络系统,日本人称之为“个人手持电话系统”(英文缩写PHS,就是我们常说到的个人无绳市话系统),于1995年7月开通运营。PHS井下通信技术与目前应用于井下的其他无线通信系统(包括井下泄漏通信)有完全不同的设计理念。其技术来源于成熟的公众移动通信技术,即PHS系统。经过一定的技术改造后把它移植于煤矿井下,是对传统井下无线通信的突破,有传统井下无线通信不可比拟的技术优势。该系统在现代公众无线通信的高技术平台上开发,系统中各种设备与传统煤田井下通信设备相比有较高的可靠性和性价比,并能够得到生产厂商的长久支持。PHS通信系统作为一个无线传输平台,具有较强的扩展性,平台上可实现高速数据业务、人员定位信息的传送等,为系统的应用提供更大的空间。可同时为煤矿井上、井下提供无线通信服务,在煤矿形成一整套覆盖井上、井下立体的无线移动通讯及生产调度系统。

3.6 蓝牙通信技术:

是一种短距离的无线数据与语音通信的开放性全球技术规范,它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接。使用国际上无需授权的2.4GHz的 ISM 频段,采用了跳频方式来扩展频谱分成79个无线信道。从目前的应用来看,由于蓝牙芯片体积小、功率低、接口标准、成本低,其应用已不局限于计算机外设,几乎可以被集成到任何数字设备之中,特别是那些对数据传输速率要求不高的井下移动设备和便携设备。论文参考。在井下通信时具有很好的抗干扰能力。

除了以上的井下通信技术以外,在实际应用中根据情况还可以采用扩频技术、复用多址技术等技术来提高井下通信的可靠性及安全性。

4 结语

煤矿通信技术正在进入一个新的飞速发展时期,计算机技术、微电子技术的不断突破给这一领域注入了新的活力。地面通信正在向数字化、综合化方向发展,实现语音、数据、图像的综合传输,并且和计算机技术、网络技术、光纤通信技术相结合,构成新型的地面综合调度通信系统。井下通信将进一步应用先进的通信技术,最终构成有线和无线相结合、电缆与光缆相结合、固定和移动相结合、灵活方便、大容量、多信道、多功能的全矿井移动通信网络。展望未来几年,煤矿通信系统将伴随着现代科学技术的飞速发展在许多重要方面有所突破,从而给煤矿通信的面貌带来更大的改变。

参考文献:

[1]我国煤矿通信技术的现状和发展. 政. 煤矿自动化. 1998

[2]新型无线通信系统在煤矿通信的应用.通信世界. 王满福. 2006

[3]浅谈煤矿井下通信系统的特点及要求. 臧金华.中州煤炭.2005

[4]浅谈煤矿井下通信管理. 燕宪连.煤矿自动化. 1999

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1.前言

目前我国照明用电量占建筑用电的20%-30%,智能照明电气公司生产的场景控制器和调光产品基本上都采用开环控制,根据区域要求打开光源并调节光的输出,这样很难达到该环境最合理的照度,通常调节好一个照度水平后,不会再根据该环境的光线强度来改变照度。这种不合理的控制光源方法,增加了用电量,造成大量污染。无线传感器网络技术是本世纪最具影响力的技术之一,如果将无线传感技术应用到照明控制系统中,不仅会大大减少成本,而且节约资源,避免不必要的浪费。

本文提出的照明控制系统主要利用短距离无线通信和CAN总线技术,应用于小环境光源照明控制,由无线通信基站、无线通信从站和终端节点组成。本方案适合小环境光源控制,克服了自动化程度低、管理比较混乱、控制相对分散的传统照明控制系统的缺点,为人们生活提供一个更加智能化的环境。

2.原理及技术

本研究方案主要应用到短距离无线通信技术和CAN总线技术。其中,短距离无线通信技术采用低功率短距离无线通信技术,采用nRF905无线射频收发芯片。无线通信基站由STC89C52和nRF905无线收发器组成。STC89C52为改基站的控制芯片,用来产生控制信号,并对从站返回的状态做出反应,确保照明光源运转正常;nRF905无线收发器为基站信号发送设备,通过nRF905完成对控制信号的发送和对从站发送的照明光源状态信号的接收。

2.1 短距离无线通信

随着通信和信息技术的不断发展,短距离无线通信技术的应用步伐不断加快,正日益走向成熟。一般意义上,只要通信收发双方通过无线电波传输信息且传输距离限制在较短范围(几十米)以内,就可称为短距离无线通信。短距离无线通信技术的工作频段为ISM频段,使用这类频段不需要任何许可证,通常只要求发射不超过一定的功率(通常低于1W),只要不干扰其它频段即可。目前常见的短距离无线通信经常应用于以下几个ISM频段:27MHz频段;2.4GHz频段和315MHz;433MHz和868MHz等频段。

2.2 CAN总线

CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线,是最有前途的现场总线之一。

3.选用部件

本方案所用设备主要为PHILIPS半导体生产PCA89C250收发器、SJA1000控制器和挪威Nordic公司nRF905无线收发器。

PCA82C250是CAN控制器的物理接口,其主要作用是:给BUS提供差动发送信号,给CAN控制器提供差动接受信号。该芯片采用5V直流电供电,PCA82C50是针对汽车中高速通讯的应用而设计,符合ISO11898标准。

SJA1000是一种CAN独立控制器,通常用于自动化领域,用来控制区域网络控制。SJA1000与控制器Basic CAN最主要的不同在于SJA1000提供了Pelican的全新工作模式,在该模式下,CAN总线符合全部的CAN2.0B协议。

挪威Nordic公司的nRF905芯片主要应用于小面积区域。nRF905在无线数据通信、无线报警及安全系统、无线监测、无线开锁、家庭自动化和玩具等诸多领域得到广泛应用。

4.系统硬件

4.1 nRF905通讯模块

nRF905与STC89C52单片机硬件接口如图1所示。

4.2 CAN控制收发器

本方案用到的PCA82C250芯片是为CAN协议配置的物理总线接口,能够为CAN总线提供差动发送能力,为SJA1000提供差动接收能力。图2为SJA1000与PAC82C250组成的硬件图。

5.系统软件

硬件操作需要通过软件来实现。软件的基本操作包括初始化和常规服务两部分。初始化服务包括SJA1000和nRF905两个芯片的初始化,SJA1000发送和接收的配置,nRF905的发送和接收的配置;常规服务包括:无线通信基站、无线通信从站、无线终端节点之间的通信。

5.1 CAN总线操作

初始化SJA1000芯片,配置SJA_MOD寄存器,进入复位模式,确定验收滤波器模式;配置SJA_CDR0寄存器,选择PeliCAN模式,禁止SJA1000的CLKOUT引脚;配置总线定时寄存器波特率设置为125Kbps,配置输出控制寄存器为正常输出模式,TX0为下拉,TX1为下拉;配置命令寄存器释放接收缓冲器,配置验收滤波寄存器。

5.2 无线数据操作

初始化nRF905,nRF905所有配置都是通过SPI接口进行,SPI接口由5个寄存器组成,只有在掉电模式和Standby模式是激活的。置高PWR_UP,置低TRX_CE使nRF905工作于Standby模式。SPI接口包括5个内部寄存器:状态寄存器、RF配置寄存器、发送地址寄存器、发送有效数据寄存器、接收有效数据寄存器。通过配置RF配置寄存器可使nRF905正常运行。

5.3 CAN总线数据发送

CAN发送:发送缓冲器配置分为描述符区和数据区,描述符区第一个字节是帧信息字节,它说明了帧格式(标准帧格式或扩展帧格式)、远程或数据帧和数据长度。标准帧格式有两个字节的识别码,扩展帧格式有4个字节的识别码,数据长度最长为8个字节,发送缓冲器长13个字节。配置发送缓冲器工作在扩展帧格式,发送数据帧,数据长度为8个字节,识别码与下位机匹配,发送数据为nRF905无线接收的数据。检测状态寄存器,接收状态位为0、发送完成状态位为1且发送缓冲器状态位为1,则将发送缓冲器数据放入TX缓冲器,命令寄存器SJA_CMR发送请求位置1,发送数据。

5.4 CAM总线数据接收

CAN接收:中断寄存器SJA_IR接收中断位置高,开始接收RX缓冲区数据,将数据存入接收缓冲区,存储完成后接收缓冲器位置高释放RX缓冲区;释放仲裁丢失捕捉寄存器和错误捕捉寄存器。

5.5 无线数据发送

nRF905发送:TRX_CE=0,TXEN=0,nRF905处于SPI编程;CSN置低,SPI等待一条指令W_TX_PAYLOAD=“00100000”,写TX有效数据,写操作从字节0开始;发送TX缓存存放数据;CSN置高;CSN置低,SPI等待一条指令,W_TX_ADDRESS=“00100010”,写TX地址,全部写操作从字节0开始;发送TX缓存存放地址;CSN置高;TRX_CE置高开始发送;发送完成后TRX_CE置低。

5.6 无线数据接收

nRF905接收:TRX_CE=1,TXEN=0,nRF905处于接收状态;DR=1&&TRX_CE==1&&TXEN==0是否为1,判断是否有新数据传入且数据接收完成,TRX_CE=0进入Standby模式;CSN置低,SPI等待一条指令,R_RX_PAYLOAD=“00100100”,读RX有效数据,读操作从字节0开始;CSN置高;TRX_CE=1。

5.7 无线通信基站控制

常规服务即无线通信基站工作包括:在完成对nRF905芯片的初始化后使TXEN和TRX_CE引脚置低,nRF905处于SPI编程,将nRF905所发地址及数据写入缓存,置高TRX_CE和TXEN引脚,发送数据,发送不成功则重新发送,如果成功,置低TRX_CE,等待下一个数据发送。

6.系统测试

将CAN收发器单片机的串行接口与PC机串口相连,利用PC机串口通信程序将数据通过串口发送给CAN接收器,实现CAN节点的收发数据测试。串行通信的参数设置为:串口端口号:1;波特率:9600bps;数据位:8位;停止位:1位。

在使用串口时先要打开串口,然后将数据传给CAN节点单片机。发送数据中要包含无线控制器的下位机地址和其他控制信息,如在实验中使用的节点地址为0x00020406、其他控制数据为34。34对应的二进制数据为00110100。实验表明,本方案给出的无线与有线混合的网络控制系统工作正常。

无线通信基站发送0X34到无线通信从站,从站接收信号后通过CAN总线发送至终端节点,终端节点接收并在数码管显示接收数据,并控制下面LED灯相应的暗灭,显示正常发送RXOK信号通过CAN总线传输至无线通信从站,从站将信号发送至基站,基站接收信号并将数码管置零,等待下一个发送信息。

7.小结

该系统能利用有线与无线网络相结合完成对光源的控制,取得了较好的效果,综合了有线和无线网络的各自优点,使得网络控制成本更低、网络利用率更高、系统智能化更强,便于网络的管理和应用,适合学校、家庭、政府、企业等场所应用,该网络结构的应用将具有可观的社会效益和经济效益。

参考文献

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[2]黄晓霞.无线传感器网络在绿色照明系统中的应用[D].上海:同济大学硕士学位论文,2007.

[3]黄艳玲.智能控制技术在住宅照明控制中的应用研究[D].重庆:重庆大学硕士学位论文,2003.

[4]孙宗智,王涛.一种智能照明控制系统方案的研究[J].信息技术与信息化,2010(1):55-57.

[5]张岳军.智能照明系统的研究与开发[D].浙江:浙江大学硕士学位论文,2006.

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