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短距離無線通信技術(shù)在儀器通信中的實(shí)踐論文
1短距離無線通信技術(shù)
1.1藍(lán)牙技術(shù)
藍(lán)牙技術(shù)是一種綜合無線通信技術(shù)和語音通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，具有開放性特點(diǎn)，可以不借助電纜，直接實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備之間信息的傳遞，而且耗能低，不具有成本，在數(shù)據(jù)傳輸中是免費(fèi)的。其傳輸?shù)念l率制定了標(biāo)準(zhǔn)，是全球通用的，運(yùn)用的是2.4GHzISM頻段，運(yùn)用了1600Hz的高效率的擴(kuò)頻技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中能夠自動的排除干擾因素。藍(lán)牙的傳輸距離一般為10m，如果要實(shí)現(xiàn)更長距離的數(shù)據(jù)傳輸，可以借助放大器，放大器能夠使藍(lán)牙的傳輸距離提高到100m，但是，藍(lán)牙的芯片要消耗比較高的成本，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中存在范圍小的問題，而且還不能防止數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珕栴}。
1.2無線局域網(wǎng)技術(shù)
無線局域網(wǎng)技術(shù)是運(yùn)用了IEEE802.11的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的，其傳輸?shù)乃俾适潜容^高的，最大的速率能夠達(dá)到54MB/s，能夠運(yùn)用不同的測試系統(tǒng)進(jìn)行傳輸速率的測試。盡管在數(shù)據(jù)傳輸中，還是會存在安全問題，數(shù)據(jù)容易泄露，但是，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶人{(lán)牙廣，能夠在100m以上的范圍內(nèi)傳輸信息。無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)框架并不復(fù)雜，在測試系統(tǒng)的前方設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集的信號口，能夠?qū)Φ胤降摹盁狳c(diǎn)”進(jìn)行收集，然后運(yùn)用支持無線局域網(wǎng)的筆記本電腦，在“熱點(diǎn)”區(qū)域內(nèi)，就可以接收信號，將信號通過因特網(wǎng)進(jìn)行傳播。但是，無線局域網(wǎng)的技術(shù)還是比較復(fù)雜的，在各項(xiàng)技術(shù)中，如果不能合理地處理，就會存在一定的沖突，影響了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч�。而且，在相關(guān)技術(shù)方面，還沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在技術(shù)的使用上存在一定的安全問題。
1.3紅外數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
紅外數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是運(yùn)用紅外線的方法，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，其能夠?qū)崿F(xiàn)無線個人局域網(wǎng)。現(xiàn)在，紅外數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，其使用的軟件和硬件都已經(jīng)被研發(fā)出來，大多數(shù)應(yīng)用在小型的移動設(shè)備上，掌上電腦和手機(jī)中幾乎都是運(yùn)用的紅外數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。其傳輸速率是很高的，在1m內(nèi)的范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸速率就能夠達(dá)到16MB/s，使用的是4PPM的調(diào)制方式，能夠在大容量的數(shù)據(jù)傳輸中使用，適合多種數(shù)據(jù)文件的傳輸，在傳輸?shù)倪^程中可以借助多媒體數(shù)據(jù)流的方法提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴６�，紅外線在發(fā)射的過程中呈現(xiàn)的角度比較小，是運(yùn)用的物理傳輸?shù)姆椒�，所以，其在�?shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中可以保障數(shù)據(jù)的安全性，能夠在工業(yè)測控網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了移動化的工業(yè)測試，為工業(yè)測試提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。但是，紅外數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的缺陷在于其傳輸?shù)木嚯x比較短，而且在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中會受到視距的影響。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，需要將移動設(shè)備的位置固定下來，只能進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸，不能與其他的網(wǎng)絡(luò)組合進(jìn)行高速率的數(shù)據(jù)傳輸。
1.4ZigBee技術(shù)
ZigBee技術(shù)比較適合用于短距離的數(shù)據(jù)傳輸中，在數(shù)據(jù)傳輸中其結(jié)構(gòu)比較單一，耗能也不多，自然傳輸?shù)乃俾室膊皇呛芨�。其覆蓋的范圍也很小，通常在10m到70m的范圍內(nèi)傳輸，但是其工作的頻段都是免費(fèi)的，而且能夠提供各種工作頻段，傳輸速度在20-200KB/s，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，能夠分析數(shù)據(jù)是否是完整的，實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)的功能，運(yùn)用了AES-128的加密算法，使數(shù)據(jù)傳輸更加得安全。這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，其協(xié)議也不復(fù)雜，且不會消耗過多的成本，數(shù)據(jù)傳輸及時，不會出現(xiàn)延時傳輸?shù)膯栴}，在網(wǎng)絡(luò)中能夠容納大部分的數(shù)據(jù)。所以，ZigBee技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對低成本的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的建立，具有很好的發(fā)展前景，在進(jìn)行無線連接的過程中，其功耗是比較低的，而且傳輸?shù)乃俾时容^高，符合市場的發(fā)展。藍(lán)牙技術(shù)、無線局域網(wǎng)技術(shù)以及ZigBee技術(shù)都具有各自的優(yōu)勢，但是ZigBee技術(shù)與其他的幾項(xiàng)技術(shù)相比，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾瘦^低，而且數(shù)據(jù)通信的范圍也比較小，所以，其還是不能實(shí)現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)傳輸。
1.5UWB技術(shù)
UWB技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率比較高，而且成本低廉，不能產(chǎn)生大量的能耗，是一種新型的無線通信技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的信號帶寬比較大，一般都處于500Hz，信號帶寬與中心頻率的比值也比較大，其傳輸?shù)乃俾士刂圃?00-500MB之間。UWB在使用的過程中，其工作頻段在3-10Hz之間，但是，信號的傳輸范圍比較小，一般只能在10m以內(nèi)的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，運(yùn)用OFDM技術(shù)進(jìn)行調(diào)制，能夠?qū)o線收發(fā)中心必須使用的載波調(diào)制技術(shù)摒棄，能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)直接實(shí)現(xiàn)無線技術(shù)的操作。
2儀器通信的無線通信模塊的開發(fā)
儀器間的通信技術(shù)已經(jīng)朝著自動化的方向發(fā)展，其隨著自動化測量技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)取得了比較大的進(jìn)步，為了能夠?qū)崿F(xiàn)短距離通信技術(shù)的發(fā)展，分析短距離通信模塊在儀器通信技術(shù)中的應(yīng)用，運(yùn)用NRF905芯片，對無線通信技術(shù)的模塊進(jìn)行開發(fā)。NRF905芯片在使用的過程中采用了sho-ckburst技術(shù)，運(yùn)用了高斯頻儀監(jiān)控的調(diào)制方法，從而能夠使電路在集成的過程中減少成本，其傳輸?shù)乃俾誓軌蜻_(dá)到50KB/s，在待機(jī)中幾乎不會產(chǎn)生能耗，其能夠運(yùn)用載波監(jiān)測輸出的方法，能夠?qū)Χ帱c(diǎn)的無線通信進(jìn)行設(shè)計(jì)，在數(shù)據(jù)接收完成后，還能夠降低能耗，使功率降低。NRF905芯片能夠在不同的頻段中使用，實(shí)現(xiàn)了較大范圍的通信，其是一種單獨(dú)的芯片，所以，在集成的過程中能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行充分地利用，借助幾個外圍的元件，實(shí)在數(shù)字的串行接口。能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用，可以在將單片機(jī)嵌入到系統(tǒng)中應(yīng)用，而且能夠運(yùn)用控制NRF905芯片進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的及時發(fā)射與接收，能夠與PC機(jī)連接使用。NRF905中TXEN和TRX主要實(shí)現(xiàn)的是對系統(tǒng)的模塊化的控制，在MCU中的幾個PO口的狀態(tài)不同時，能夠?qū)ζ浯龣C(jī)、發(fā)射和接收的模式進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)對所有接口的配置。在計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的前提下，單片機(jī)能夠借助SPI接口，對幾個模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再反射模式和接收模式的影響下，能夠?qū)?shù)據(jù)發(fā)射和接收。NRF905芯片還能夠?qū)崿F(xiàn)載波的檢驗(yàn)，使數(shù)據(jù)能夠互相匹配。NRF905芯片能夠?qū)崿F(xiàn)對收發(fā)一體的數(shù)據(jù)傳輸模塊的建立，這個模塊可以與低速率傳輸?shù)脑O(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)無線的傳輸，通過相關(guān)的驗(yàn)證，此模塊在通信的時候安全性比較高，而且具有較高的數(shù)據(jù)獲取的靈敏度，在沒有干擾的情況下可以在200m的范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)的接收速率達(dá)到了50KB/s，實(shí)現(xiàn)了對傳輸范圍的調(diào)整。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，能夠通過對天線端的設(shè)計(jì)，減少速率誤碼的出現(xiàn)。通過對數(shù)據(jù)的分析，可以看出接口的速率控制在RF端，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的收集和身份的認(rèn)證。
3結(jié)語
現(xiàn)在，無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了長足的發(fā)展，能夠在不同的領(lǐng)域應(yīng)用，其成本比較低，而且能夠?qū)崿F(xiàn)短距離的無線通信，不用在借助電纜等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備之間高速率的數(shù)據(jù)傳輸，運(yùn)用了AES-128的加密算法，使數(shù)據(jù)傳輸更加得安全。無線傳輸技術(shù)在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，其協(xié)議也不復(fù)雜。
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