1．當(dāng)前現(xiàn)狀

    工業(yè)應(yīng)用中，現(xiàn)階段基本上都是以有線的方式進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)各種控制功能。各種總線技術(shù)，局域網(wǎng)技術(shù)等有線網(wǎng)絡(luò)的使用的確給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了便利，改變了我們的生活，對(duì)社會(huì)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。有線網(wǎng)絡(luò)速度快，數(shù)據(jù)流量大，可靠性強(qiáng)，對(duì)于基本固定的設(shè)備來(lái)說(shuō)無(wú)疑是比較理想的選擇，的確在實(shí)際應(yīng)用中也達(dá)到了比較滿(mǎn)意的效果。但隨著射頻技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線通信功能的實(shí)現(xiàn)越來(lái)越容易，數(shù)據(jù)傳輸速度也越來(lái)越快，并且逐漸達(dá)到可以和有線網(wǎng)絡(luò)相媲美的水平。而同時(shí)有線網(wǎng)絡(luò)布線麻煩，線路故障難以檢查，設(shè)備重新布局就要重新布線，且不能隨意移動(dòng)等缺點(diǎn)越發(fā)突出。在向往自由和希望隨時(shí)隨地進(jìn)行通信的今天，人們把目光轉(zhuǎn)向了無(wú)線通信方式，尤其是一些機(jī)動(dòng)性要求較強(qiáng)的設(shè)備，或人們不方便隨時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的條件下。因此出現(xiàn)一些典型的無(wú)線應(yīng)用，如：無(wú)線智能家居，無(wú)線抄表，無(wú)線點(diǎn)菜，無(wú)線數(shù)據(jù)采集，無(wú)線設(shè)備管理和監(jiān)控，汽車(chē)儀表數(shù)據(jù)的無(wú)線讀取等等。

2．幾種無(wú)線通信方式的簡(jiǎn)介

      生產(chǎn)和生活中的控制應(yīng)用往往是限定到一定地域范圍內(nèi)，比如：主機(jī)設(shè)備和周邊設(shè)備的互聯(lián)互通，智能家居房間內(nèi)的電器控制，餐廳或飯店內(nèi)的無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)，廠房?jī)?nèi)生產(chǎn)設(shè)備的管理和監(jiān)控等0～200米的范圍內(nèi)，本文著重探討短距離無(wú)線通信實(shí)用技術(shù)，主要有：紅外技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)，802.11b無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，微功率短距離無(wú)線通信技術(shù)，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下：
2.1. 紅外技術(shù)
     紅外通信技術(shù)采用人眼看不到的紅外光傳輸信息，是使用最廣泛的無(wú)線技術(shù)，它利用紅外光的通斷表示計(jì)算機(jī)中的0-1邏輯，通常有效作用半徑2米，發(fā)射角一般不超過(guò)20度，傳統(tǒng)速度可達(dá)4 Mbit/s，1995年IrDA（InfraRed Data Association）將通信速率擴(kuò)展到的高達(dá)16Mbit/s ，紅外技術(shù)采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，具有方向性，數(shù)據(jù)傳輸干擾少，速度快，保密性強(qiáng)，價(jià)格便宜，因此廣泛應(yīng)用于各種遙控器，筆記本電腦，PDA，移動(dòng)電話等移動(dòng)設(shè)備，但紅外技術(shù)只限于兩臺(tái)設(shè)備通訊，無(wú)法靈活構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，而且紅外技術(shù)只是一種視距傳輸技術(shù)，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)兩個(gè)設(shè)備之間不能有阻擋物，有效距離小，且無(wú)法用于邊移動(dòng)邊使用的設(shè)備。
2.2.藍(lán)牙技術(shù)
    藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離無(wú)線通信技術(shù)，它采用無(wú)線電射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的無(wú)線互連，有穿透能力，能夠全方位傳送，主要面對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各種數(shù)據(jù)和語(yǔ)音設(shè)備，通過(guò)無(wú)線方式將它們連成一個(gè)微微網(wǎng)（Piconet），多個(gè)微微網(wǎng)之間也可以形成分布式網(wǎng)絡(luò)（Scatternet），從而方便，快速的實(shí)現(xiàn)各類(lèi)設(shè)備之間的通信，藍(lán)牙技術(shù)使用2.4GHz的ISM（Industry Science Medicine）頻段，具有全球可操作性，最大傳輸率1MBit/s，當(dāng)發(fā)射功率為1mW時(shí)，有效距離小于等于10米，適合于鼠標(biāo)，鍵盤(pán)等短距離設(shè)備，當(dāng)功率為100mW時(shí)，適合于移動(dòng)電話，筆記本電腦等經(jīng)常變動(dòng)環(huán)境的設(shè)備。它采用跳頻擴(kuò)頻FHSS（Frequency Hopping Spread Sprectrum）技術(shù)，具有非?？煽康臄?shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸能力，藍(lán)牙芯片尺寸小，功率低，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但一個(gè)微微網(wǎng)同時(shí)連接的設(shè)備個(gè)數(shù)不能多8個(gè)，當(dāng)多于8個(gè)時(shí)只能通過(guò)建立多個(gè)微微網(wǎng)，利用跨兩個(gè)微微網(wǎng)的設(shè)備進(jìn)行連接，會(huì)造成網(wǎng)速下降，藍(lán)牙技術(shù)更強(qiáng)調(diào)設(shè)備之間的連接，而不是客戶(hù)機(jī)與服務(wù)器之間的連接,并且藍(lán)牙技術(shù)尚無(wú)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，只有藍(lán)牙利益集團(tuán)制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2.3 802.11b技術(shù)
    IEEE（Institute of Electical and Electronics Engineers ）802.11b技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是無(wú)線局域網(wǎng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，使用2.4GHz的ISM頻段，802.11b協(xié)議主要工作在OSI（Open System Interconnect Reference Model）的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，其物理層支持5.5 MBit/s和11 MBit/s兩種速度，采用直接序列擴(kuò)普DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）技術(shù)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)增強(qiáng)了抗干擾能力，提高了傳輸速度，并使用動(dòng)態(tài)速率漂移，數(shù)據(jù)傳輸速率可根據(jù)環(huán)境在11 MBit/s、5.5 MBit/s、2 MBit/s、1 MBit/s之間自動(dòng)切換，有效通訊距離100－300米，802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)是兼容性，只要在原有網(wǎng)絡(luò)上裝上AP，就可以提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，終端設(shè)備只要裝上無(wú)線網(wǎng)卡，就可以訪問(wèn)所有網(wǎng)絡(luò)資源，象使用有線局域網(wǎng)一樣方便，卻免除了布線的麻煩。802.11b具有有線等價(jià)保密機(jī)制WEP（Wired Equivalent Privacy）確保數(shù)據(jù)安全。以其具有穿透能力，全方位傳送，建網(wǎng)速度快，可用來(lái)組建大型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)成本低，投資回報(bào)快等特點(diǎn)，正逐漸受到電信制造商和運(yùn)營(yíng)商的青睞，目前此種設(shè)備還比較昂貴，妨礙了其推廣和應(yīng)用。
2.4 微功率短距離無(wú)線通信技術(shù)
    它一般使用數(shù)字信號(hào)單片射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構(gòu)成專(zhuān)用或通用無(wú)線通信模塊，一般射頻芯片采用FSK調(diào)制方式，工作于ISM頻段，通信模塊一般包含簡(jiǎn)單透明的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議或使用簡(jiǎn)單的加密協(xié)議，用戶(hù)不用對(duì)無(wú)線通信原理和工作機(jī)制有較深的了解，只要依據(jù)命令字進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸功能，因其功率小，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單快速而應(yīng)用廣泛，但數(shù)據(jù)傳輸速度、流量都較小較適合搭建小型網(wǎng)絡(luò)。在工業(yè)，民用領(lǐng)域使用較廣。

    各種短距離無(wú)線通信技術(shù)主要性能列表比較如下：
 

3.實(shí)例方案

    我們?cè)谧稣n題和科研的過(guò)程中，需要建立一個(gè)在一定范圍中使用的小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，對(duì)分立各處的設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)控，實(shí)時(shí)性要求不嚴(yán)格，數(shù)據(jù)流量小于10kbit/s，要求主控臺(tái)能夠?qū)Ψ至⒏魈幍脑O(shè)備終端發(fā)送指令、監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，而各終端可向主控臺(tái)請(qǐng)求數(shù)據(jù)。在項(xiàng)目時(shí)間、資源的限制之下，如何選擇恰當(dāng)?shù)倪x擇一種合適的無(wú)線通訊方式成為項(xiàng)目開(kāi)發(fā)成功的關(guān)鍵。綜合考慮通信距離，成本，開(kāi)發(fā)難易程度等各方面的因素我們選擇微功率短距離無(wú)線通信技術(shù)，北京某公司開(kāi)發(fā)的無(wú)線通信模塊(分為主站模塊和從站模塊)，工作于ISM433MHz頻段，共分為11個(gè)信道，初始化時(shí)可由軟件設(shè)定，工作方式為主站輪詢(xún)，從站監(jiān)聽(tīng)，采用透明的無(wú)線傳輸協(xié)議，無(wú)線通信的握手連接，發(fā)送確認(rèn)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)，有錯(cuò)重發(fā)都由模塊自動(dòng)完成，接線方式采用3線制，無(wú)硬件流控。它使用方便，易組成小型無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。 
    

    我們建立了如上圖所示通信系統(tǒng)模型，含有主站模塊的PC機(jī)作為服務(wù)器，含有從站模塊的設(shè)備組成終端，多個(gè)終端和服務(wù)器就構(gòu)成了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信系統(tǒng)，服務(wù)器和終端都擁有唯一標(biāo)識(shí)自己身份的本機(jī)地址，任一終端都可與服務(wù)器之間進(jìn)行雙向通信。所有的無(wú)線終端共用同一頻道,為了避免同頻干擾的問(wèn)題，系統(tǒng)采用時(shí)分復(fù)用TDMA（Time Diveision Multiple Access）技術(shù)，把服務(wù)器端與任意一臺(tái)無(wú)線終端之間的通信采用時(shí)分的方式分開(kāi)，服務(wù)器端通過(guò)掃描的方式與各臺(tái)無(wú)線終端設(shè)備進(jìn)行單臺(tái)通信，在特定的時(shí)刻系統(tǒng)中只有一臺(tái)終端和服務(wù)器通信，這樣服務(wù)器端與無(wú)線終端的通信方式就成為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式。整個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)的通信就分解成為若干個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的組合。試驗(yàn)中我們選用帶有標(biāo)準(zhǔn)RS232串行接口的無(wú)線模塊，用1臺(tái)PC作為服務(wù)器與主模塊相連，3臺(tái)PC作為終端分別與從模塊相連，構(gòu)成簡(jiǎn)易點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信系統(tǒng)。PC與無(wú)線模塊通信的基本協(xié)議格式為：

    數(shù)據(jù)傳給無(wú)線模塊后，當(dāng)需要無(wú)線傳輸時(shí)由模塊自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行按無(wú)線數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行打包發(fā)送等操作。使用無(wú)線模塊就像使用其他RS232串行通信設(shè)備一樣，只要按上述協(xié)議格式進(jìn)行控制即可，對(duì)發(fā)送和接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行定義、解析，使其代表不同的意義，就可達(dá)到控制目的。串行口實(shí)際發(fā)送時(shí)按字符一個(gè)一個(gè)的發(fā)送和接收，在VC++6.0環(huán)境下，關(guān)于串口通信的程序和處理方法采用winAPI實(shí)現(xiàn)，比較常見(jiàn)不再敘述，服務(wù)器端主要功能程序段如下：

    終端設(shè)備程序與此類(lèi)似，不再贅述。終端設(shè)備可為任何便攜設(shè)備，分立設(shè)備。

4.結(jié)論

    試驗(yàn)證明此種通信方式能夠較好的滿(mǎn)足實(shí)際需要，取得比較滿(mǎn)意的試驗(yàn)效果。反應(yīng)速度基本能夠滿(mǎn)足要求，但在存在強(qiáng)電磁污染的環(huán)境中，會(huì)出現(xiàn)亂碼和錯(cuò)碼，使用中要盡量消除強(qiáng)電磁干擾，改進(jìn)無(wú)線模塊和主控臺(tái)程序來(lái)消除干擾影響，定能達(dá)到比較滿(mǎn)意的效果。

參考文獻(xiàn)：
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  2.《數(shù)字通信技術(shù)與應(yīng)用》伍湘彬 電子科技大學(xué)出版社 2000
  3.《Visual C++6.0程序設(shè)計(jì)經(jīng)典》林俊杰 科學(xué)出版社 2001