淺談單片機(jī)通信系統(tǒng)中無線通信技術(shù)的應(yīng)用

薄立康，張海彥，段偉洋

（1.邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，邢臺 054000；2.石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，石家莊 050000）

單片機(jī)作為一種最為常用的自動化硬件廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)，傳統(tǒng)的單片機(jī)通信系統(tǒng)主要采用有線傳輸，如利用串口通信、并口通信、以太網(wǎng)通信、CAN 總線通信等等，采用有線通信的方式布線較為復(fù)雜，特別是在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間狹小的自動化系統(tǒng)中，有線通信會受到較大的制約，所以，在這種場合下可以利用無線通信技術(shù)，使自動化系統(tǒng)布置更加靈活多樣，很大程度上提升了單片機(jī)系統(tǒng)的靈活性和適用范圍。

1 單片機(jī)通信系統(tǒng)簡述

單片機(jī)通信系統(tǒng)的工作由集成電路芯片實現(xiàn)。其工作原理是在大型集成電路的中心設(shè)置中央數(shù)據(jù)處理器，再結(jié)合驅(qū)動模擬電路轉(zhuǎn)換器和RAM，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理和轉(zhuǎn)換，并利用通信芯片與外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和傳輸。當(dāng)前，單片機(jī)系統(tǒng)支持的通信協(xié)議多種多樣，比如常用的有線通信包括RS485串口通信、以太網(wǎng)口通信、Perfibus 通信等總線協(xié)議；無線通信一般支持WLAN 通信，藍(lán)牙通信，Zigbee 通信等，豐富的通信技術(shù)很大程度上提升了單片機(jī)的使用功能和適用性，使得單片機(jī)在物聯(lián)網(wǎng)時代環(huán)境下能夠得到更好的發(fā)展前景和應(yīng)用。

2 無線通信技術(shù)簡述

無線通信技術(shù)是指利用電磁波信號，使信息不受地理、空間等因素的影響而實現(xiàn)傳輸。該技術(shù)的原理是利用電磁波較強(qiáng)的穿透和衍射能力，在一定范圍能夠不受障礙物的遮擋和限制進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)前，主要的無線通信技術(shù)可以分為衛(wèi)星通信信號傳輸和微波通信信號傳輸兩種類型。微波的傳輸距離不遠(yuǎn)，但頻帶較寬，通信容量大，在單片機(jī)系統(tǒng)中，比較常用微波通信技術(shù)主要有藍(lán)牙通信，無線以太網(wǎng)通信和Zigbee 通信等。在衛(wèi)星通信中，作為信號接收的中轉(zhuǎn)站，通信衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)兩個或多個地球移動物體之間實現(xiàn)聯(lián)系，單片機(jī)中主要應(yīng)用衛(wèi)星通信中的GPS 全球定位系統(tǒng)，實現(xiàn)對自動化設(shè)備位置的標(biāo)定。

3 單片機(jī)通信系統(tǒng)中無線通信技術(shù)的有效應(yīng)用

3.1 Zigbee 通信技術(shù)

隨著我國物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，單片機(jī)中ZigBee 技術(shù)逐漸被越來越多國內(nèi)用戶所廣泛使用。ZigBee 是ZigBee 聯(lián)盟制定的無線自組網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有開放、自由、海量的地址空間、與互聯(lián)網(wǎng)無縫集成的優(yōu)點，越來越受到人們的關(guān)注。近年來，ZigBee 技術(shù)在許多智能傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。例如，在北京地鐵9號線隧道施工中，ZigBee 被用于考勤定位系統(tǒng)，ZigBee 替代了過去的RFID 考勤系統(tǒng)，實現(xiàn)了無漏讀、準(zhǔn)確的方向判斷、準(zhǔn)確的定位軌跡和查詢，極大的提升了地鐵隧道施工的安全性。在一些高端老年公寓中，在ZigBee 網(wǎng)絡(luò)無線定位技術(shù)得到有效應(yīng)用，老年人隨身攜帶報警器，這樣在發(fā)生危險時，可以及時按下幫助按鈕，解決了老人在戶外活動中的安全監(jiān)控和快速救援問題。

3.2 WLAN 技術(shù)

智能化的時代促使智能化的設(shè)備正在逐步代替人為的操作，智能離不開便捷的無線控制技術(shù)，近年來隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展，無線控制單片機(jī)系統(tǒng)與智能手機(jī)開始逐漸融合，WLAN 技術(shù)正是一種借助移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展起來的無線通信技術(shù)，并已經(jīng)全面占據(jù)了智能手機(jī)領(lǐng)域，所以，在單片機(jī)通信系統(tǒng)中，WLAN 通信技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，可以很好的實現(xiàn)利用手機(jī)軟件對單片機(jī)硬件設(shè)備的無線控制，充分迎合了未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

3.3 藍(lán)牙通信技術(shù)

藍(lán)牙通信是一種短程無線通信技術(shù)。它的最初目標(biāo)是取代現(xiàn)有數(shù)字設(shè)備上的電纜連接，如掌上電腦、手機(jī)等。藍(lán)牙技術(shù)的特點在于通信模塊體積小、能耗低，特別適合不需要遠(yuǎn)距離、高速度傳輸?shù)膯纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)備中。藍(lán)牙通信傳輸距離通常小于10米，利用藍(lán)牙技術(shù)可以實現(xiàn)以短程無線鏈路代替通信電纜，既避免了接線的麻煩，又方便人們對設(shè)備進(jìn)行無線控制，有非常廣闊的應(yīng)用空間。藍(lán)牙技術(shù)從誕生之初就進(jìn)入了一個高速的發(fā)展階段，廣泛應(yīng)用于無線通信、消費(fèi)電子、汽車電子和工業(yè)控制等領(lǐng)域。藍(lán)牙接收集成電路由射頻、基帶和鏈路管理組成。在單片機(jī)的終端中，有四個終端，兩個端口與電源相連，通信端口中的RxD 與單片機(jī)中的TxD 相連，通信端口中的TxD 與單片機(jī)中的RxD 相連，即讀寫終端應(yīng)交叉連接。在單片機(jī)端，應(yīng)編寫程序?qū)λ{(lán)牙集成電路進(jìn)行控制，以實現(xiàn)單片機(jī)與藍(lán)牙集成電路之間的通信。由于藍(lán)牙可以無線通信，所以它經(jīng)常用于移動終端的控制。例如，智能家居中的移動終端應(yīng)用軟件可以通過藍(lán)牙功能連接到智能家居控制單片機(jī)上，實現(xiàn)了手機(jī)的藍(lán)牙和智能家居單片機(jī)藍(lán)牙芯片之間的通信，從而實現(xiàn)對智能家居的無線控制。

4 結(jié)束語

總體而言，在現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的時代背景下，智能化控制設(shè)備正在快速的發(fā)展進(jìn)步，單片機(jī)系統(tǒng)以其成本低廉、性能良好、可靠性高、方便靈活的特點在智能控制設(shè)備中具有較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，特別是結(jié)合了無線通信技術(shù)后，可以更大的提高單片機(jī)的功能性、便捷性和適用性，可以更廣泛的應(yīng)用于各種智能化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備中。在未來，如智能汽車、智能家居、網(wǎng)絡(luò)傳感器等各個工業(yè)領(lǐng)域中都將廣泛的應(yīng)用基于無線通信技術(shù)的單片機(jī)系統(tǒng)，勢必為未來各個行業(yè)的發(fā)展增添助力。