基于微信開發的校園智能通信系統設計

馮志強　劉志勇

摘 要： 為了完善校園通信局域網建設，提高校園網的功能集成能力，提出基于微信開發的校園智能通信系統設計方案。系統開發環境建立在CompactPCI總線協議控制和騰訊PXI通信協議環境上，采用物聯網與無線射頻識別構造方案進行校園網的通信基礎設施建設，在微信平臺上實現校園宿舍、圖書館、食堂以及學生信息管理系統的通信集成設計，滿足校園智能通信和信息管理需求，并對通信系統進行了硬件構造和軟件開發設計。測試結果表明，利用該系統進行校園智能通信，信息集成度較高，人工智能性較強，系統穩定可靠。

關鍵詞： 微信； 校園網； 智能通信系統； CompactPCI總線； 網絡協議

中圖分類號： TN915.5?34； TN911 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）22?0045?03

Abstract： In order to improve the construction of campus communication local area network and the function integrated capability of campus network， a design scheme of campus intelligent communication system based on WeChat is put forward in this paper. The development environment of the system is based on CompactPCI bus protocol control and Tencent PXI communication protocol environment. The communication infrastructure of campus network is constructed by means of the structural scheme of wireless RF recognition and Internet of Things. The communication integrated design of of campus dormitory， library， dining hall and student information management system is realize on the WeChat platform to meet the needs of the campus intelligent communication and information management. The hardware construction and software design of the communication system are carried out. The test results show that the system has a high degree of information integration， strong artificial intelligence and high stability for campus intelligent communication.

Keywords： WeChat； campus network； intelligent communication system； CompactPCI bus； network protocol

0 引 言

高校校園管理是一項系統工程，需要通過智能化集成信息管理，把校園管理建立在智能通信系統基礎上，實現對高校各項事務和設施的集成化信息處理和調度，提高高校的信息管理綜合化水平。隨著移動通信技術的發展，在移動通信設備終端的APP中進行校園智能通信設計，能實現高校信息的互通共享，在微信平臺廣泛應用的時代背景下，通過微信公眾號和微信群建立校園智能通信系統具有很強的人氣基礎。因此，研究基于微信開發的校園智能通信系統設計方法，在提高校園智能信息管理和信息通信能力方面具有重要意義[1]。本文設計的校園智能通信系統建立在騰訊微信公眾平臺基礎上。首先進行系統的總體設計構架分析，建立校園智能通信系統的功能模塊，并給出設計技術指標；然后通過硬件模塊化設計和軟件開發，實現校園智能通信系統的開發設計；最后進行系統測試分析，得出有效性結論。

1 系統總體設計構架

1.1 系統設計原理介紹與設計指標

本文研究的基于微信開發的校園智能通信系統的功能主要包括：互聯網及物聯網的接入功能；微信公眾平臺開發；多通道校園網絡通信數據記錄分析；通信傳輸的總線控制。其硬件模塊主要包括收發轉換電路、數據A/D采集、模擬信號預處理機、通信信號的頻譜分析以及功率放大等部分。在輸入信號頻帶范圍已知的情況下，校園網通信平臺的數據采集系統采用FIR帶通濾波作為頻譜分析儀，通過多通道數據記錄分析記錄校園智能通信信息處理的通信信息數據，結合校園網與DSP進行高速率數據傳輸，在微信平臺的參數面板上根據D/A轉換器輸出的特征數據進行初始化處理，將處理結果及時傳輸到PC機[2]。在微信平臺中，手機用戶植入微信APP，并采用射頻識別系統進行圖書館、食堂、宿舍管理、校園門禁管理等信息采樣，記錄學生的個人信息，并上傳到數據處理中心，通過專用短程通信標準進行信息發布和大數據處理[3]。在微信平臺中進行實時數據開發和檢索，分析出學生的圖書館借閱喜好、個人飯堂的日常開銷等信息，并通過這些信息輸入到微信通信系統中，方便校方進行學生的管理評估，為進行助學資金發放、學生學習和消費評估等提供參量依據。根據上述分析，構建校園智能通信系統開發界面設置和功能結構圖如圖1所示。

在對系統的功能模塊化建模分析的基礎上，進行技術指標分析，本文構建的校園智能通信系統采用無線電射頻識別技術和RFID技術進行信息特征采集。在微信平臺中接入互聯網和物聯網信息終端，通過校園網絡實現平臺化集成管理調度。通信系統進行信息采樣的通道數設定為8通道同步、異步采樣，輸入電壓控制在±12 V，采用16位定點STM32內核進行微信平臺的集成控制。在微信開發中，平均端到端時延設定為2.334 B/s，平均送達率為12 Kb/s，數據包分組送達率為2.893 KB/s，系統開發環境建立在CompactPCI總線協議控制環境中，微信通信采用騰訊PXI通信模型下的PC133 SDRAM貪婪轉發機制，通信系統設定有CAN2.0B接口，以此作為RFID輸出端口。endprint

1.2 系統功能模塊組成

本文設計的校園智能通信系統采用RS 232/RS 422時鐘自動化控制系統進行通信A/D采樣，采用物聯網與無線射頻識別構造方案進行校園網的通信基礎設施建設，完成同步授時服務。在Telephonics自動化系統中應用數據處理服務器接收校園通信數據，讀取同步時鐘信號，在微信平臺終端建立IPDS 綜合信息顯示系統，可以實現6通道的校園通信數據RFID射頻識別和信息采樣。通信系統的微處理器采用低功耗的PC133 SDRAM處理器，在微信平臺的NOR FLASH中修改用戶的訪問權限，在SDRAM中建立微信校園智能通信系統的緩存區域，通信輸出接口包括了LinearLayout，TableLayout， RelativeLayout[4]。在通信帶寬滿足輸出頻段需求時，構建DSP處理器和PCI總線兩模塊，在外部I/O設備中進行邏輯控制。當用戶有瀏覽、 搜索行為時，讀取A/D采樣值進行處理，在后臺管理程序中進行程序控制和數據加載，根據采樣值幅度調整通信輸出，構建硬件模塊，設置合理的采樣頻率，通過模擬信號預處理機放大接收到的校園通信信號，實現對校園通信信號的有效性檢測和PCI通信。綜上，得到本文設計的基于微信開發的校園智能通信系統功能模塊組成如圖2所示。

在通信系統的總線控制中，采用DSP控制D/A轉換器進行數/模轉換。在系統的穩壓狀態下，校園智能通信系統采用開關電平控制動態增益控制碼進行微信開發中多路諧振抑制，采用控制信息服務系統進行數據采集與處理。通信服務器（CM）采用數據信息處理芯片進行集成控制，對公共感知信息進行分析，進行校園信息的智能傳輸與信息共享。信息服務系統與公共控制系統采用數據服務器、管理服務器獲知的外部信息并轉換成微信能傳輸通信信號[5]，對微信軟件的通信數據采用調制解調模塊實現通信信號解調，為通信模塊和傳感器模塊提供數據支撐和存儲服務。

2 系統的硬件體系結構設計

在微信平臺上實現校園宿舍、圖書館、食堂以及學生信息管理系統的通信集成設計，滿足校園智能通信和信息管理需求。對校園智能通信系統設計包括了硬件體系結構設計和軟件開發設計兩大部分[6]，描述如下：

（1） A/D模塊設計。校園智能通信系統的A/D設計主要實現校園通信信息采樣和模/數轉換功能，采用MVB總線控制技術在微信平臺上進行數據傳感采樣，對校園宿舍進出、圖書館借閱、食堂消費等通信信息進行采樣，使用FPGA和ARM處理器數據云計算處理和信息融合。

（2） 上位機通信模塊。該模塊實現手機與路由器終端的藍牙傳輸和信息通信功能，是整個校園智能通信系統的核心，上位機通信硬件平臺上采用一款高性能的ARM Cortex?M3為內核，通過 I/O 通信模塊在微信終端平臺上進行網絡管理，上位機輸出采用32位RISC多通道傳輸協議，通信的應用程序在采用 Qt/E 集成開發工具設計，應用跨平臺的C++應用程序進行動態存儲擴展[7]。在通信系統的終端產生幀同步脈沖，配置發送寄存器，串口發送時鐘后[8]，在設備數據庫中進行并行處理，實現校園智能通信的雙緩沖存儲。

（3） 功率放大模塊設計和智能傳感裝置設計。功率放大模塊是實現校園智能通信系統的輸出放大功能，采用壓控放大器進行功率放大模塊設計，包括了在微信輸出平臺上進行數據傳感器采集。采用動態增益控制碼進行收發轉換控制，輸出的校園通信數據通過PCI總線傳至PC實現功率放大和智能管理[9]，并將校園通信數據的處理結果發送到PC機，實現遠程無線通信。

3 軟件開發與應用測試

在微信平臺上進行校園通信系統軟件開發，采用跨平臺的C++應用程序以及UI 開發框架進行通信系統的網絡模型構建。在CCS 2.20開發平臺下進行微信公眾號設計和通信應用處理程序設計，微信界面管理端采用VB，VC等可視化開發平臺，首先對校園智能通信系統進行信道模型設計，在匯編器中進行在線編程（Emulator）和鏈接程序編譯。采用C5409A XDS510 Emulator仿真器進行A/D采樣數據以及智能傳感裝置采集數據的加載和寫入，用ASM語言進行程序編譯控制，經過在線編程和鏈接程序編譯生成.out文件。使用CAN功能對RAM緩存區的通信數據進行初始化，設定CAN傳輸的位時序，并進入中斷子程序，實現校園通信數據的正確采樣。為了測試本文設計通信系統進行校園通信中的應用性能，進行仿真實驗分析，利用DSP的[IOSTRB]端口寫入外部I/O的讀寫信號。通信的測試信號為LFM波，采樣通道的脈寬為16 ms，帶寬強度為12 dB。通過微信平臺進行通信信息傳輸，測試通信的準確性，得到測試結果見表1。分析表中結果得知，采用本文系統進行校園智能通信的準確傳輸性能較好，誤碼率較低，提高了數據的整合傳輸能力，信息集成度較高，人工智能性較強。

4 結 語

本文進行了校園智能通信系統的優化設計，基于微信開發技術，采用物聯網與無線射頻識別構造方案進行校園網的通信設施建設。研究得出，該系統在校園智能通信的信息集成度較高、誤碼率較低、系統傳輸穩定。

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