电子论文-基于网络—无线技术的分布式测控系统的优化设计

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1、基于网络—无线技术的分布式测控系统的优化设计刘传菊肖明明黄洪波（仲恺农学院信息工程系广州：510225）摘要：无线传输，全数字化设计，将先进的DSP（数字信号处理）技术、Bluetooth（蓝牙）技术、无线测控技术、计算机网络技术等溶为一体，构建起远程通信与近程通信结合、集中式与分布式结合、有线网与无线网结合的现代企业测控与管理系统。集中体现了系统的可靠性、适应性、移动性和低成本性。关键词：无线测控蓝牙技术计算机网络中图分类号：TP311文献标识码：A1引言20世纪80年代是计算机有线局域网发展与普及的年代。而到了90年代以后，移动通信和Int

2、ernet成为信息产业发展最快的两个领域。有线网与无线网结合，固定网与移动网结合的网络正在成为数据通信网络设计的潮流。无线网络系统是一种灵巧的数据传输系统。它是从有线网络系统自然延伸出来的一种新技术。使用无线射频技术越空收发数据，减少使用电缆连接。让设备自由安排和搬动，实现了任何时间，任何地点均能进行数据通信的目标。Internet的兴起，实现了天涯若比邻的地球村之梦。目前为开发Internet应用而出现的绝大多数技术，一般适用于台式计算机或大型计算机，基于可靠的数据网络，中等以上的带宽。本文课题正是借助Internet的成熟技术，利用无线传输

3、的高度灵活性和适应性，研制开发而成的，如图1所示。前端测控单元1远远程通信单元程局前端测控单元2远程通信接口通域局域网…监控中心信网前端测控单元n终端单元接关口图1系统结构框图该系统的总体结构主要由三部分组成：局域网管理系统、监控中心（终端单元）和若干个外围站，单个外围站与多个被测控设备组成微网。由于系统要对前端单元进行监控，现场前端单元是分散的，不同前端单元的控制对象、监控参数也不尽相同。根据不同的前端单元，数据采集对象分为数字信息和模拟信息两大类，分别直接和间接有线送入单片机，将前端信息进行处理，前端电路与终端电路间的数据通信使用蓝牙（Bl

4、uetooth）模块以无线方式实现，利用蓝牙的技术特点，多个前端单元组成微网。监控中心选用微型计算机PC和服务器，监控中心与局域网的远程通信以及到以太网的数据网关由ADAM模块担任。监控中心设有专用服务器，与各外围站实时通信。为了实现分布式测控网络的移动、远程和集中式管理，该系统采用的是扩展的典型数据通信传输信道，收发端之间连接的具体实现充分利用了ADAM模块和蓝牙模块先进的无线传输功能。2系统的设计方案2.1系统的软件体系结构为了寻求最优设计方案，系统的软件和硬件方面都有许多选择需要考虑。如何把它们添加到系统中，也有多种方案。系统体系结构的选

5、择主要由系统的大小、成本、开发时间来决1定。但是，终端功能将是最大的影响因素。该系统是基于蓝牙技术和单片机技术的终端。由于单片机技术的成熟性，我们主要考虑了蓝牙协议栈的实现方案。蓝牙协议栈有三种实现模型，即寄居式：低层栈位于蓝牙（BT）设备中，而高层栈位于主机中，通过主机控制器接口进行通信，该接口形成了协议栈上下层之间的桥梁，该模型适合于已经具有强大的主机处理器和足够的内存的应用。嵌入式：整个协议栈都位于BT设备中，而用户程序则单独运行在主机上，主要用于处理能力和可用空间都很有限的设备。完全嵌入式：整个协议栈和用户程序都在BT设备中，因为BT设

6、备中内存资源有限，所以应用程序要相对简单。2.2硬件的实现方案对于蓝牙通信，无论选择哪种协议栈配置，都必需添加硬件，主要有两种方法：把蓝牙直接设计在PCB上，或者使用预先验证合格的完整蓝牙模块。如果把蓝牙直接设计在PCB上，由于RF带状线和微带的固有特点，需要用多层PCB提供所需的电源平面、接地平面和相关的电介质，并隔离数字信号以避免RF和晶体部分产生的噪音。我们使用预先验证合格的完整蓝牙模块，由于蓝牙模块是带有完整的RF设计和天线的PCB，只要把模块焊接到我们自己的PCB板上就行了。将模块的SPI接口、串行接口、USB接口依次连接PC机的并行

7、端口、串行接口和USB端口，PIO连线用于连接自定义硬件。这个过程没有任何由蓝牙技术带来的RF设计问题或BGA问题。2.3使用节能模式由于电池技术及其相应的重量能量密度的限制，较长的电池寿命意味着低能耗设计成为主要目的之一。对于任何低能耗应用，设计配置的选择对于最后能否实现最适合使用的耗能目标是至关重要的。蓝牙标准提供了三种节能模式：保持（Hold）、呼吸（Sniff）和暂停（Park）。处于保持模式的设备会保持它的活动成员地址（AM_ADDR），保持时间结束后，从设备重新和主设备进行同步，恢复活动连接。在呼吸模式下，主从设备之间协商好呼吸周期

8、和呼吸的时间偏移量，之后，呼吸时隙要遵守预先商定的呼吸周期，呼吸模式下，从设备回保持其AM_ADDR。暂停模式下，设备回放弃它的AM_ADDR，但在信