嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计
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硬件岗位划分
1. 硬件工程师:负责设计、开发、测试和维护各种电子设备和系统的硬件部分。
他们进行电路设计、PCB 布局、组件选择和系统集成等工作。
2. 嵌入式系统工程师:专注于嵌入式系统的设计和开发,涉及微控制器、传感器、通信接口等方面。
他们开发嵌入式软件,与硬件进行协同工作。
3. 电路设计工程师:负责设计和分析电子电路,包括模拟电路和数字电路。
他们进行电路仿真、信号完整性分析和电源管理等工作。
4. 射频工程师:专注于射频(RF)领域,设计和开发无线通信系统、天线和射频电路。
他们处理高频信号、无线传输和抗干扰等问题。
5. 测试工程师:负责硬件产品的测试和验证工作。
他们制定测试计划、执行测试用例,确保产品的质量和可靠性。
6. 可靠性工程师:关注硬件产品的可靠性和寿命。
他们进行可靠性分析、失效模式与影响分析,制定质量控制和改进措施。
7. 项目经理:负责硬件项目的规划、组织和管理。
他们协调团队成员、跟踪项目进度,确保项目按时交付。
8. 技术支持工程师:提供硬件产品的技术支持和维护服务。
他们解决客户问题,进行故障排除和维修工作。
这只是一些常见的硬件岗位划分,实际情况可能因公司规模、行业需求和技术领域的不同而有所差异。
每个岗位都需要不同的专业技能和知识,硬件工程师通常需要具备电子工程、计算机科学或相关领域的背景。
嵌入式无线数据采集系统的设计嵌入式无线数据采集系统是一种集传感器、数据采集、数据处理与通信于一体的系统,可用于实时收集、传输和处理各种环境参数、物理量等数据。
该系统具有实时性、低功耗、可靠性和灵活性等特点,广泛应用于工业生产、环境监测、物联网等领域。
设计一个嵌入式无线数据采集系统,需要考虑以下几个方面:1.硬件设计:(1)选择合适的微处理器,如ARM、AVR等,具备低功耗、高性能和较大的存储容量。
(2)选择合适的传感器,根据实际需求选择温度、湿度、光照、气体浓度等传感器。
(3)选择合适的无线通信模块,如蓝牙、Wi-Fi、LoRa等,根据通信距离和传输速率需求进行选择。
(4)设计电源电路,保证系统持续供电,并考虑低功耗设计,延长系统使用时间。
2.软件设计:(1)嵌入式操作系统的选择,如嵌入式Linux、FreeRTOS等,根据系统需求选择合适的操作系统。
(2)编写驱动程序,与传感器进行接口,实现数据采集与处理功能。
(3)设计数据通信协议,实现与无线通信模块的数据传输,并考虑数据压缩和加密等功能。
(4)设计用户界面,方便用户对系统进行配置和监控。
3.数据采集与处理:(1)根据传感器类型和数量进行数据采集,并进行预处理,如滤波、校准等。
(2)设计数据存储方式,可以选择本地存储、云端存储或结合两者,确保数据的可靠性和安全性。
(3)设计数据分析算法,对采集的数据进行分析、统计和建模,提供对应的数据处理和决策支持。
4.系统通信与远程监控:(1)通过无线通信模块与上位机或云端进行数据传输,实现数据的远程监控和控制。
(2)设计远程配置和升级功能,方便对系统参数进行远程设置和升级。
(3)设计报警功能,当采集到的数据超过预设阈值时,及时发送报警信息给用户。
总之,设计一个嵌入式无线数据采集系统需要考虑硬件、软件、数据采集与处理以及远程监控等方面,综合考虑系统的功能要求、成本和可行性,才能设计出一款实用、稳定和高性能的系统。
嵌入式系统设计方案嵌入式系统是指以特定功能为中心,嵌入到其他设备或系统中的计算机系统,具有高度可靠性、实时性和可扩展性的特点。
为了能够设计出一套优秀的嵌入式系统,需要考虑多个方面的因素,包括硬件设计、软件开发、系统集成等。
一、硬件设计1. 系统需求分析:在设计嵌入式系统之前,首先要进行系统需求分析,明确系统的功能、性能、资源、接口等要求。
根据需求确定硬件平台的选择,包括处理器、内存、存储器、外设等。
2. 电路原理图设计:根据硬件平台的选择,进行电路原理图设计。
在设计过程中,要充分考虑电路的可靠性、稳定性和功耗等方面的因素,合理布局电路板上的元件和线路。
3. PCB设计:在完成电路原理图设计之后,进行PCB设计,将电路原理图转化为PCB布局图。
在设计过程中,要注意保持信号的完整性和稳定性,避免干扰和噪声的影响。
4. 封装和焊接:完成PCB设计后,进行封装和焊接工作,将元件焊接到PCB板上。
在焊接过程中,要注意温度控制和焊接质量,确保元件的稳定性和可靠性。
二、软件开发1. 系统架构设计:根据系统需求分析,进行系统架构设计,确定软件和硬件之间的接口和通信方式。
同时,确定软件模块的划分和功能分配,确保系统的高效性和可维护性。
2. 编程语言选择:根据系统需求和硬件平台选择合适的编程语言,如C、C++、Python等。
在选择编程语言时,要考虑语言的效率、易用性和可移植性等因素。
3. 软件模块开发:根据系统架构设计,进行软件模块的开发。
在开发过程中,要注意代码的可读性、可测试性和可重用性,采用模块化的设计方式,提高开发效率和代码的可维护性。
4. 调试和优化:完成软件模块开发后,进行系统的调试和优化工作。
通过调试,发现并解决系统中的问题和错误。
通过优化,提高系统的性能和响应速度。
三、系统集成1. 模块集成:在完成硬件和软件开发后,进行模块的集成工作。
将硬件和软件模块相互连接,确保系统的正常运行和协作。
2. 功能验证:在模块集成完成后,进行系统的功能验证,确保系统的功能和性能符合需求。
嵌入式硬件设计嵌入式硬件设计是一种专门用于嵌入式系统的硬件开发方法。
通过硬件设计,可以实现各种嵌入式设备,如智能手机、平板电脑、路由器等的功能。
本文将介绍嵌入式硬件设计的基本概念、流程和技术。
一、嵌入式硬件设计的基本概念嵌入式硬件设计是指在嵌入式系统中设计硬件的过程。
嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,它通常用于特定的应用领域,如汽车、医疗设备、工业控制等。
嵌入式系统与普通的计算机系统相比,具有体积小、功耗低、价格低廉等特点。
嵌入式硬件设计主要包括以下几个方面的内容:1.硬件架构设计:确定嵌入式系统的硬件架构,包括处理器选择、内存设置、输入输出接口的设计等。
2.电路设计:根据硬件架构设计,设计嵌入式系统所需的电路,包括电源电路、时钟电路、信号处理电路等。
3. PCB设计:根据电路设计,进行PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)的设计,将电路图布局到电路板上,并进行线路连接。
4.元器件选型:选择适合嵌入式系统的元器件,包括处理器、存储器、传感器等,以满足系统的性能要求。
5.系统调试与测试:对嵌入式系统进行调试和测试,确保系统的稳定性和功能完整性。
二、嵌入式硬件设计的流程嵌入式硬件设计的流程主要包括需求分析、系统设计、电路设计、PCB设计、系统集成等几个阶段。
下面将对每个阶段进行详细介绍。
1. 需求分析:首先,需要明确嵌入式系统的需求,包括功能需求和性能需求。
通过与客户沟通,了解系统的使用场景和用户的需求,进而确定系统的功能和性能指标。
2. 系统设计:在需求分析的基础上,进行系统设计。
系统设计包括软硬件的划分、硬件架构设计和接口定义。
通过系统设计,确定系统所需的硬件资源和软件功能。
3. 电路设计:根据系统设计,进行电路设计。
电路设计包括电路原理图设计和电路板布局设计。
在电路设计中,需要根据硬件资源和接口定义,选择合适的元器件,并设计电路图和布局。
4. PCB设计:根据电路设计,进行PCB设计。
专业选修课程--电子信息工程专业电子信息工程专业是现代工程技术领域中发展最为迅速的学科之一。
在这个快速变化的信息时代,电子信息工程专业的人才需求也日益增加。
为了满足行业的需求和学生的兴趣,许多大学开设了专业选修课程,以提供更广泛的学习和发展机会。
本文将探讨电子信息工程专业的专业选修课程,并介绍其中几门重要的课程。
一、嵌入式系统设计与开发嵌入式系统是指将计算机系统嵌入到其他设备中,使其具备智能化和自动化功能。
这门课程旨在培养学生理解嵌入式系统的原理和开发方法,并通过实践项目来提高学生的实际操作能力。
学生将学习如何设计和开发嵌入式系统,包括硬件设计、软件编程和系统调试等方面的知识和技能。
通过这门课程的学习,学生将能够应对实际工程项目的挑战。
二、无线通信技术无线通信技术是电子信息工程领域的核心内容之一。
这门课程将介绍无线通信的基本原理、通信系统的组成结构和常用的无线通信技术。
学生将学习到无线信号的调制解调、无线信道的传输特性、多址技术、无线传感器网络等相关知识。
通过实验实践,学生将能够掌握无线通信系统的设计和优化能力,为无线通信领域的研发和应用做出贡献。
三、数字信号处理数字信号处理是电子信息工程专业中涉及的重要课程之一。
这门课程将介绍数字信号处理的基本原理和方法,包括离散信号分析与变换、数字滤波器设计与实现、快速傅里叶变换等内容。
学生将学习到数字信号的表示与处理方法,以及应用于音频、图像和视频处理等领域的相关技术。
通过实验实践,学生将能够掌握数字信号处理系统的设计和优化能力,为数字信号处理领域的研发和应用做出贡献。
四、光纤通信技术光纤通信技术是现代通信领域的重要组成部分。
这门课程将介绍光纤通信的基本原理和系统结构,包括光纤传输特性、光纤器件和设备、光纤传输系统等内容。
学生将学习到光纤通信系统的设计与实施方法,以及光纤网络的规划和管理技术。
通过实验实践,学生将能够掌握光纤通信系统的设计和优化能力,为光纤通信领域的研发和应用做出贡献。
嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计是一项技术先进、市场广阔的领域,它在现代通信和信息技术中扮演着重要的角色。
本文主要从以下几个方面对嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计进行探讨和分析。
一、系统硬件设计的概述嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计是指在嵌入式系统的基础上,通过硬件设计并运用无线通信技术,实现短距离内设备间的数据传输和通信。
这种技术结合了计算机科学、自动控制、电子通信等领域的知识,在家电、智能家居、智能医疗、安防、物联网等领域中广泛应用。
它可以有效降低设备的成本和复杂度,提高设备的可靠性和通信效率,满足人们对智能化、便捷化生活的需求。
二、系统硬件设计的主要部分1.集成电路设计集成电路是整个系统的核心部分,它包含了微控制器、无线收发器、电源管理等必要的电路。
微控制器作为集成电路的主控芯片,需要具有强大的计算能力、高速的数据处理能力和可编程性。
无线收发器则负责实现对信号的调制、解调、放大和传输,同时兼顾能耗和通信速率的平衡;电源管理则负责对系统的功耗进行优化和管理,以达到节能和延长电池寿命的目的。
2.天线设计天线是整个系统的信号传输和接收的重要部分,它直接影响到通信质量和传输距离。
在天线设计时,需要选用合适的天线类型和天线尺寸,考虑到频率带宽、增益、波束宽度、耦合损耗等因素,同时还需要考虑天线与环境的适应性和抗干扰性。
3.电源设计电源设计是嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计中不可或缺的一部分,它包括电池或直流电源的选择、电路拓扑设计、电源管理模块的实现等。
电源设计需要考虑系统的供电需求、能耗和稳定性等因素,使系统在不同使用环境下始终保持稳定和可靠的性能。
三、系统硬件设计的实施步骤1.确定系统需求在进行硬件设计之前,需要首先确定系统的需求和功能要求,包括系统的使用场景、数据传输速率、传输距离、操作方式等,以便为硬件设计提供明确的目标和方向。
2.硬件方案设计在确定了系统需求和目标后,需要进行硬件方案设计,包括集成电路选型、天线选型和电源设计等。
嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计摘要:在医疗、工业、智能建筑、消费电子等领域,短程无线通信工程设备设备应用日益广泛,并呈现强的增长势头。
本文较为详细地从元器件选择、原理图设计、PCB板设计、接口吸系统传输距离等方面介绍嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计。
关键词:短程无线通信工程MAX1472 MAX1473 接口通信距离引言在短程无线通信工程系统中,常见的有基于802.11的无线局域网WLAN、蓝牙(blueTooth)、HomeRF及欧洲的HiperLAN(高性能无线局域网)。
但其硬件设计、接口方式、通信协议及软件堆栈复杂,需专门的开发系统,开发成本高、周期长,最终产品成本也高。
因此,这些技术在嵌入式系统中并未得到广泛应用相反,普通RF产品就不存在这些问题,加之短距离无线数据传输技术成熟,功能简单、携带方便,使得其在嵌入式短程无线产品中得到广泛应用,如医疗、工业、智能建筑、消费电子等领域。
这些产品一般均工作在无执照(Unlicensed)无线接入频段,如出一辙15/433/868/915MHz频段。
本文讨论的嵌入式短程无线通信系统,一般包括无线射频RF前端、微控制器(MCU)、I/O接口电路及其它外围设备等。
1元器件选择(1)微控制器的选择嵌入式系统选择处理器时主要需要考虑以下几个方面:处理器性能,所支持的开发工具,所支持的操作系统,过去的开发经验,处理器成本、功耗、代码兼容性及算法复杂性等。
(2)射频芯片的选择通常,射频芯片的功能框图如图形卡所示。
随着无线技术的发展,无线收发芯片的集成度、性能都大幅度提供,芯片性能也各有特色。
因而,无线收发芯片的选择在设计中是至关重要的。
正确的选择可以减小开发难度、缩短开发周期、降低成本、更快地将产品推向市场。
目前,生产此类芯片的厂家主要有Nordic、XEMICS、Chipcon、TI、Maxim等。
选择无线收发芯片时,应考虑以下几个因素:功耗、发射功率、接收灵敏度、传输速度、从待机模式到工作模式的唤醒时间、收发芯片所需的外围元件数量、芯片成本等;同时还须注意当地的无线电管理规定。
探析嵌入式无线移动通信系统的研究及开发【摘要】引入嵌入式无线移动通信系统能够有效的节约无线通信系统的硬件开销,文章基于嵌入式技术构建了一种无线移动通信终端,并且实现了以框架设计模式开发嵌入式网络协议的思想,从而形成了一个网络协议的通用框架,该系统对于硬件资源的要求低,运行效率高。
【关键词】嵌入式;无线通信;移动通信嵌入式系统是以微控制器作为核心的一种专用性程度很高的计算机系统,在工业自动化控制、各类应用级电子产品以及通信终端领域都有非常广泛的应用。
嵌入式系统与传统的通用计算机系统相比较,其专用性特征更为突出,硬件要求非常低,功能相对较为单一,但是其处理效率同样比较高。
本文就试图构建一种基于嵌入式系统的无线移动通信系统。
1嵌入式无线移动通信系统的硬件设计1.1硬件结构设计本文构建的嵌入式无线移动通信系统的硬件结构如下图所示:如上图所示,gprs终端与微控制器之间的连接需要max232模块完成,这是因为gprs模块在sim卡的驱动之下获取的信号只是模拟信号,该模拟信号并不能为微控制器直接处理,经过max232模块将模拟信号转变为数字信号之后,与微处理器的i/o接口进行串联。
除此之外,微控制器还需要通过一系列的外围工作单元实现lcd显示驱动、音频驱动、键盘驱动等等。
1.2硬件的选择关于本文构建的嵌入式无线移动通信系统的硬件选择,由于篇幅所囿,文章近介绍微控制器芯片以及gprs芯片的选择:(1)微控制器芯片的选择作为嵌入式无线移动通信系统的核心硬件,微控制器芯片从低端到高端有很多种,考虑到系统的成本以及功耗的问题,文章选择了microchip公司所生产的pic18f452芯片,该芯片作为一款8位的低端芯片其结构设计比较简单,指令系统非常精炼,虽然只有两级流水线,但是最高运行频率却可以达到10mpis,完全能够满足小型系统对于实时性运行的需求。
而且该芯片内部还包含了哈佛结构,能够提供32kb的程序存储以及256b的eeprom,自身带有8×8硬件乘法器,除此之外终端资源也非常丰富。
电子信息工程专业实习项目
作为电子信息工程专业的实习项目,可以有以下一些项目选择:
1. 设计和实现一个数字通信系统:可以通过硬件和软件的配合,设计一个基于数字信
号处理的通信系统。
可以包括信号生成、调制、传输、接收以及解调等功能。
2. 硬件电路设计:可以设计和实现一个电子产品的硬件电路,如音频放大器、数字时
钟等。
可以包括电路分析、原理图设计、PCB布局、焊接和测试等环节。
3. 嵌入式系统开发:可以选择一个嵌入式平台,如Arduino、树莓派等,开发一个具
有特定功能的嵌入式系统。
可以包括硬件设计、程序开发、驱动编写等内容。
4. 无线通信系统优化:可以对一个无线通信系统进行性能优化,如Wi-Fi网络的优化、蓝牙通信的优化等。
可以包括信号传输、带宽管理、频谱分配等技术的研究和实践。
5. 数据分析与处理:可以选择一个大数据集合,对其中的数据进行分析和处理。
可以
使用数据挖掘、机器学习等技术,对数据进行建模、分类、预测等工作。
以上只是一些基本的实习项目选择,具体还可以根据个人的兴趣和实习单位的需求来
进行进一步的定制。
嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计摘要:在医疗、工业、智能建筑、消费电子等领域,短程无线通信工程设备设备应用日益广泛,并呈现强的增长势头。
本文较为详细地从元器件选择、原理图设计、PCB板设计、接口吸系统传输距离等方面介绍嵌入式短程无线通信工程系统硬件设计。
关键词:短程无线通信工程 MAX1472 MAX1473 接口通信距离引言在短程无线通信工程系统中,常见的有基于802.11的无线局域网WLAN、蓝牙(blueTooth)、HomeRF及欧洲的HiperLAN(高性能无线局域网)。
但其硬件设计、接口方式、通信协议及软件堆栈复杂,需专门的开发系统,开发成本高、周期长,最终产品成本也高。
因此,这些技术在嵌入式系统中并未得到广泛应用相反,普通RF产品就不存在这些问题,加之短距离无线数据传输技术成熟,功能简单、携带方便,使得其在嵌入式短程无线产品中得到广泛应用,如医疗、工业、智能建筑、消费电子等领域。
这些产品一般均工作在无执照(Unlicensed)无线接入频段,如出一辙 15/433/868/915MHz频段。
本文讨论的嵌入式短程无线通信系统,一般包括无线射频RF前端、微控制器(MCU)、I/O接口电路及其它外围设备等。
1 元器件选择(1)微控制器的选择嵌入式系统选择处理器时主要需要考虑以下几个方面:处理器性能,所支持的开发工具,所支持的操作系统,过去的开发经验,处理器成本、功耗、代码兼容性及算法复杂性等。
(2)射频芯片的选择通常,射频芯片的功能框图如图形卡所示。
随着无线技术的发展,无线收发芯片的集成度、性能都大幅度提供,芯片性能也各有特色。
因而,无线收发芯片的选择在设计中是至关重要的。
正确的选择可以减小开发难度、缩短开发周期、降低成本、更快地将产品推向市场。
目前,生产此类芯片的厂家主要有Nordic、 XEMICS、Chipcon、TI、Maxim等。
选择无线收发芯片时,应考虑以下几个因素:功耗、发射功率、接收灵敏度、传输速度、从待机模式到工作模式的唤醒时间、收发芯片所需的外围元件数量、芯片成本等;同时还须注意当地的无线电管理规定。
(3)分立元件的选择所有的RF芯片制造商都在努力提高芯片的集成度但仍然有一些元件很难或者根本无法集成到芯片中去。
常将这些分立元件安放在芯片外部,如晶振、PLL环路滤波器、VCO的电感等。
在射频电路中,电磁波的波长已可以与分立元件的尺寸相比拟,普通应用于DC和低频集总参数系统的基尔霍夫类型的电流、电压定律已不再适用,须考虑这些分立元件的高频特性及其分布参数。
因此,在详细设计时,应多参考所选用芯片资料及相关元件的数据手册。
2 系统原理图设计嵌入式短程无线通信系统硬件的关键在于其射频电路。
这里采用Maxim公司的MAX1472和MAX1473芯片进行射频电路设计。
图2是发射器射频电路,图3是接收器射频电路。
MAX1472 是一微型3mm×3mm的引脚SOT-23封装的VHF/UHF基于锁相环ASK发射机。
当工作电压降至 2.1V的脱离节锂电池工作,待机模式时仅耗电 100nA。
在发射过程中,MAX1472发射功率为-10dBm~+10dBm。
工作电压3.3V;发射功率+10dbm时,工作电流仅9.1mA。
最高数据速率达100kbps。
MAX1473是一个300~450MHz,采用28引脚,SSOP封装的超外差ASK接收机;具有- 114dBm的高灵敏度,高于50dB的用户可选择中心频率镜像抑制并可选择3.3V或5V电源工作电压。
在关断模式下电流低于1.5mA,接收时电流为 5.2mA;数据速率达100kbps;从关断模式到有效数据输出的过渡时间小于250µs 。
MAX1473包含一个一级自动增益控制(AGC)电路,在射频输入信号功率大于-57dBm时,可降低低哭声放大器(LNA)35dB的增益。
接收机使用带有接收信号强度指示(RSSI)的10.7MHz中频滤波器,内置片上集成的锁相环与VCO、基带数据恢复电路。
在原理图设计时,为提高系统的灵敏度,要特别注意天线、低哭声放大器(LNA)和晶振的适配,如图3中标有1、2、3的三处。
3 PCB板设计高频信号很容易由于幅射而产生干扰,导致振铃(ringing)、反射(reflection)串扰(crosstalk)等;而RF电路对此又特别敏感,因此在PCB板设计时,必须加以重视。
为此电源设计时,应在条件许可下采用多层板,提供专用的电源层和地线层。
如采用电源总线方式,应尽可能地加粗电源线和地线;尽量减少板上的通孔(包括插件元件的引脚、过孔等);多增加一些地线;分开模拟电源与数字电源;隔离敏感元件;在信号线边上可放置电源线,以最小化信号环路面积,减少环路数量。
传输互布线应尽量满足以下规则:避免传输线阻抗不连续(阻抗不连续点是传输先突变点,如直拐角、过孔等,它将产生信号的反射。
为此,布线时应避免走线的直拐角,可采用45°角或弧线走线,尽可能地少用孔);不要用桩线。
其次,要减少串扰。
串扰是信号间产生的耦合,分容性串扰和感性串扰两种,通常感性串扰远大于容性串扰。
串扰可通过一些简单的办法抑制:①由于容性串扰和感性串扰的大小随负载阻抗的增大而增大,所以应对串扰引起的干扰敏感信号进行适当的端接。
②增大信号线间的距离,以减小容性串扰。
③为减小容性串扰,可在相邻信号线间插入1根地线;但须注意,此地线每1/4波长要接入线层。
④对感性串扰,应尽量减小环路面积,如允许,应消除次环路。
⑤避免信号共用回路。
最后,随着电路速度的提高,电磁干扰(EMI)越发严重,还须减小EMI。
减小EMI的途径通常有:屏蔽、滤波、消除电流环路和尽量降低器件速度。
滤波通常有三种选择:去耦电容、EMI滤波器、磁性元件。
最常见的是去耦电容,去耦电容用于电源线路滤波。
通常在电源接入电路板处放置一个1µF~10µF的去耦电容,以滤除低频噪声;在板上每个源器件的电源引脚处放置 0.01µF~0.1µF的去耦电容,以滤除高频噪声。
对去耦电容,要注意其放置位置。
4 RF芯片与MCU接口通过RF芯片实现数据传输。
接收端MCU采集RF芯片输出信号通常有三种办法:重复采样(over sampling)、脉冲边沿检测(edge detection)、使用MCU的通用串行通信口(UART)。
重复采样时,用一个三倍于比特率的速率对RF芯片输出信号复复采样,采用采样加权表。
对噪音有抑制作用的,适合适应于距离要求较长、可靠性要求较高的场合;但时序要求严格,软件实现时较为复杂。
RF芯片与MCU接口可采用MCU的输入输出口。
脉冲边沿检测使用数字信号脉冲实现同步,用RF芯片输出信号作为MCU的中断请求信号。
中断程序计算每一比特的采样时间,可处理各种速率的数据流;但每比特仅采样一次,对噪音较敏感,实现算法比重复采样方式更复杂。
RF芯片与MCU接口可采用MCU的中断系统及输入输出口。
为简化设计,可使用MCU的通用串行通信接口(UART)。
UART对噪声较敏感,但可在软件设计中加以解决,因此通常采用这种接口形式。
5 系统传输距离(1)无线通信距离计算这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法。
所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播,是理想传播条件。
电波在自由空间传播时,其能量既不会被障碍物所吸收,也不会产生反射或散射。
通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。
自由空间下电波传播的损耗:Los=32.44+20lgd+20lgfLos—传播损耗,单位dB;d—距离,单位km;f—工作频率,单位MHz。
如一个工作频率为433。
92MHz,发射功率为+10dBm(10mW),接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离:①由发射功率+10dBm,接收灵敏度为-105dBm,得Los=115dB。
②由Los、f计算得出d=31km。
这是理想状况下的传输距离,实际应用中会低于该值。
这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响,如大气、阻挡物、多径等造成的损耗。
将上述损耗的参考值计入上式中,即可计算出近似通信距离。
假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB,可以计算得出通信距离为:d=1.7km。
图3(2)增加无线通信距离在工作频率固定的情况下,影响通信距离的主要因素有:发射功率、接收/发射天线增益、传播损耗、接收机灵敏度等。
对设计者而言,有的因素是无法选择、改变的,如传播损耗、多径损耗、路径损耗、周围环境吸收等;而有的因素是设计者可以控制的,如发射功率、接收/发射天线增益、接收机灵敏度等。
通过调整这些因素,可增加无线通信系统的传输距离。
为增加传输距离,设计者常会想到增加发射功率。
但增加发射功率会带来一些不利因素。
如:由于功率放大器的转换效率低,增加发射功率会大大增加系统的功耗,这对嵌入式系统来说是很不利的;加大发射功率会产生较大的谐波干扰和噪声,并对通信信道产生其它影响,有时反而会影响通信距离。
因此,在嵌入式系统中并不提倡采用增加发射功率的办法来增加传输距离。
增加传输距离的比较好的办法是,增加接收/发射天线增益一般是选用高增益天线。
采用高增益天线具有集成天线、体积小、成本低,实现简单,无需增加额外功耗和元器件等优点。
结语对一完整的无线系统而言,还有天线设计、MCU及外围电路设计等。
此外,由于射频链路的可靠性、误码率(BER,Bit Error Rate)等都比常规有线系统高几个数量级,因此,嵌入式短程无线通信系统一定要加强系统测试,特别是系统误码率(BER)的测试。
要把赞成过多误码的背景哭声点找出来,提高系统的性能。
限于篇幅,本文不过夜此类问题。