如同今天的许多通用单片机(MCU)已经把USB、CAN和以太网作为标准外设集成在芯片内部一样,越来越多的无线网络芯片和无线网络解决方案也在向集成SoC 方向发展,比如第一代产品,Nordic公司nRF905,Chipcon公司cc1010 他们集成了8051兼容的单片机.这些无线单片机适合一般的点对点和点对多点的私有网络应用,如单一产品的遥控器和抄表装置等。无线通讯技术给智能装置的互连互通提供了便捷的途径,工业无线网络作为面向工业和家庭自动化的网络技术也正在向着智能,标准和节能方向发展。 目前在工业控制和消费电子领域使用的无线网络技术有ZigBee、无线局域网(Wi-Fi)、蓝牙(Blutooth)、GPRS通用分组无线业务、 ISM、IrDA等, 未来还能有3G、超宽频(UWB)、无线USB、Wimax等。 当然还有大量的私有和专用无线网络在工业控制和消费电子装置中使用,其中ZigBee、GPRS是在目前在国内工业控制中讨论和使用比较多的两种,蓝牙和无线局域网是在消费电子产品如手机、耳机、打印机、照相机和家庭中小企业网络中广泛使用的无线协议(个别工业产品也有应用,如无线视频监控和汽车音响系统),当然私有无线网络技术和产品在工业也有很多的应用。 ZigBee是一个低功耗、短距离和低速的无线网络技术,工作在2.4GHz国际免执照的频率,在IEEE标准上它和无线局域网、蓝牙同属802家族中的无线个人区域网络, ZigBee是有两部分组成,物理和链路层符合IEEE802.15.4, 网络和应用层符合ZigBee联盟的规范。ZigBee联盟是在2002年成立的非盈利组织,有包括TI、霍尼威尔、华为在内两百多家成员, ZigBee联盟致力推广兼容802.15.4和ZigBee协议的平台, 制定网络层和应用架构的公共规范,希望在楼宇自动化、居家控制、家用电器、工业自动控制和电脑外设等多方面普及ZigBee标准。 GPRS是在现有的GSM 网络发展出来的分组数据承载业务,它工作在标准的GSM频率,由于是一个分组交换系统,它适合工业上的突发,少量的数据传输,还因为GSM网络覆盖广泛,永远在线的特点,GPRS特点适合工业控制中的远程监控和测量系统。在工业控制应用中GPRS 芯片一般是以无线数传模块形式出现的,它通过RS232全双工接口和单片机连接,软件上这些模块都内置了GPRS,PPP和TCP/IP协议,单片机侧通过AT指令集向模块发出测试,连接和数据收发指令,GPRS模块通过中国移动cmnet进入互联网和其他终端或者服务器通讯。目前市场常见的模块有西门子G24TC45、TC35i,飞思卡尔G24,索爱GR47/48, 还有Wavecom 的集成了ARM9核的GPRS SoC模块WMP50/100。GPRS模块有区分自带TCP/IP协议和不带协议两种,一般来讲,如果是单片机侧有嵌入式操作系统和TCP/IP协议支持的话或者应用的要求只是收发短信和语音功能的话,可以选择不带协议的模块。 先进的SoC技术正在无线应用领域发挥重要的作用。德州仪器收购了Chipcon公司以后发布的CC2430 是市场上首款SoC的ZigBee单片机, 见图1,它把协议栈z-stack集成在芯片内部的闪存里面, 具有稳定可靠的CC2420收发器,增强性的8051内核,8KRAM,外设有I/O 口,ADC,SPI,UART 和AES128 安全协处理器,三个版本分别是32/64/128K的闪存,以128K为例,扣除基本z-stack协议还有3/4的空间留给应用代码,即使完整的ZigBee协议,还有近1/2的空间留给应用代码,这样的无线单片机除了处理通讯协议外,还可以完成一些监控和显示任务。这样无线单片机都支持通过SPI或者UART与通用单片机或者嵌入式CPU结合。 2008年4月发表CC2480新一代单片ZibBee认证处理器就展示出和TI MSP430 通用的低功耗单片机结合的例子。图1 CC2430应用电路 工业控制领域的另一个芯片巨头——飞思卡尔的单片ZigBee处理器MC1321X的方案也非常类似,集成了HC08单片机核心, 16/32/64K 闪存,外设有GPIO, I2C和ADC, 软件是Beestack 协议,只是最多4K RAM 对于更多的任务显得小了些。但是凭借32位单片机Coldfire和系统软件方面经验和优势, 飞思卡尔在满足用户应用的弹性需求方面作的更有特色,它率先能够提供从低-中-高各个层面的解决方案,见图2。
上传时间: 2013-11-02
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在非结构型点对点网络中增加节点时,造成的拓扑失衡问题会导致信息发送延迟时间和跳跃次数的增加。提出了面向分布式的拓朴改进方法,阐述了关键技术部分。通过模拟实验表明,该方法可以有效降低网络的跳跃次数与网络等待时间,满足了实际环境中实时处理的需要。
上传时间: 2013-11-04
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为了使窗体系统智能化,有效地和智能家居系统结合,设计了一种基于SimpliciTI协议的多传感器智能窗系统。系统采用CC1110单片机控制多种传感器,采集室内外多种参数,并通过无线自组织网络传送,控制窗体自动开关。在出现紧急状况时,通过GSM模块向设定号码发送信息进行报警。实验证明,该智能窗系统反应灵活,工作可靠安全,可作为智能家居的一部分。
标签: SimpliciTI 协议 智能窗
上传时间: 2013-11-15
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移动自组织网络(MANET)是一种不需要基础设施投入的自主无线通信网络,多个移动设备分布式协同工作,提供必要的网络通信功能,在传感器网络、紧急救援、军事等领域据具有广泛的潜在应用。为阐明MANET关键技术,首先介绍了MANET的应用场合,然后着重阐明了设计与开发过程中面临的路由,服务与资源发现,互联网接入,安全等关键问题,这对促进MANET研发具有重要意义。
上传时间: 2013-10-30
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在车载自组网中,路由协议很大程度上决定了整个网络的性能。如何有效的利用车流信息提高传输质量是改善路由性能的一个关键问题。本文基于速度-密度线性模型,提出了一种实时车流密度的路由协议RVDR(Real-time Vehicle Density Routing)。该协议通过与邻居节点交换的速度信息,对相关道路车流密度进行预测,并给出基于车流密度信息的路径选择方法。仿真结果表明,与现有协议相比,RVDR协议在实时性和高效性等性能方面得到改进。
上传时间: 2014-07-10
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以车地通信(TWC)系统为核心,完成其中数据通信(DCS)子系统的设计,特别是用于轨旁设备和车载设备间信息传输的车地无线通信(TWC)网络的设计,着重考虑无线接入点(AP)的部署、无线局域网(WLAN)标准的选择等因素,并经过比较选出适用于DCS系统的WLAN标准。最后对该系统的网络安全进行分析,并说明所选的解决方法,使系统的可用性大大提高。
上传时间: 2013-11-11
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针对无线传感器网络的节点能量有限,且在进行信息传输时存在数据冲突、传输延时等问题,提出并设计了基于最大生存周期的无线传感器网络数据融合算法。该算法将整个网络中的节点分成多个簇,并根据节点的传输范围,将每个簇中的节点均匀分布,每个节点根据自己的本地信息和剩余能量选择通信方式向簇头节点传输数据,从而形成传输数据的最短路径;并根据集中式TDMA(时分多址)调度模型,运用基于微粒群的Pareto优化方法,使得网络在完成规定的信息传输时每个节点耗费的平均时隙和平均能耗最优。仿真结果表明,上述算法不但可以最大化网络的生存时间,还可以有效的降低数据融合时间,减少网络延时。
上传时间: 2014-12-29
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无线传感网络存在关键区域节点能量消耗过快,节点能量供应有限以及通信链路拥塞等问题,容易造成节点故障和路由破坏。为减小上述问题对网络传输造成的影响,提出一种基于Q学习的无线传感网络自愈算法,通过引入Q学习的反馈机制,动态感知网络的状态信息,当故障发生时,自适应地选择恢复路径,保证数据实时顺利传输。仿真结果表明,该算法降低了错误选择故障或拥塞路径的概率,在故障感知、故障恢复和延长网络寿命等方面,表现出了良好的性能。
上传时间: 2013-10-26
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为了实现数据采集终端与远程服务器即时通信的需求,提出了一种基于Socket网络编程的远程物流防伪系统。该系统在Visual Studio结合SQL Server的开发平台下,采用Socket套接字以及GPRS无线通信的方式实现数据采集终端对远程服务器的查询功能。运行结果表明:该系统具有操作方便、使用成本低和安装容易等多项优点。在商品物流中,用户能快速、及时查询到商品的物流信息以及真伪信息, 该系统对企业物流跟踪有着重要的意义。
上传时间: 2013-12-20
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传统的基于位置信息的服务(LBS)的隐私保护需要LBS提供者(简称LSP)与用户之间通过第三方作为中介来进行信息交换,但这种模式极易遭到攻击者攻击。为此提出一种基于K-匿名机制的隐形空间算法KABSCA(k-anonymity based spatial cloaking algorithm ),通过移动设备独立建立一个分布式网络直接与LSP通讯进而避免了第三方的安全威胁。仿真实验显示:使用这种算法,用户可以享受到高质量的信息服务以及高度的隐私保护。
上传时间: 2013-11-06
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