基于無線通信技術(shù)的單片機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計分析

張崇武　李厥瑾

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及，無線通信領(lǐng)域迎來了新的發(fā)展契機(jī)。本文以無線通信技術(shù)的單片機(jī)通信系統(tǒng)為研究對象，將無線技術(shù)與通信系統(tǒng)的概況作為研究切入點，從數(shù)據(jù)傳輸方案、數(shù)傳電臺、系統(tǒng)接口、軟件系統(tǒng)設(shè)置等方面對無線通信技術(shù)的單片機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計分析做詳細(xì)闡釋。

Abstract： With the development and popularization of Internet technology， the field of wireless communication has ushered in a new development opportunity. This paper takes the wireless communication technology of single-chip communication system as the research object， takes the overview of wireless technology and communication system as the research entry point， and explains the design analysis of the communication system of wireless communication technology in detail from the aspects of data transmission scheme， digital radio， system interface， software system setting， etc.

關(guān)鍵詞：無線技術(shù);單片機(jī);通信系統(tǒng)

Key words： wireless technology;single chip microcomputer;communication system

中圖分類號：TN92 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0241-02

0 ?引言

與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，無線通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度得到顯著提升，并憑借這一優(yōu)勢與單片機(jī)通信系統(tǒng)充分結(jié)合，強(qiáng)化了無線通信技術(shù)的綜合辦公效率。隨著單片機(jī)通信系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，無線通信技術(shù)在實踐中不斷完善自身，逐漸成為各項活動中不可替代的技術(shù)系統(tǒng)。

1 ?無線通信技術(shù)與單片機(jī)通信系統(tǒng)概況

無線通信技術(shù)是通過使用電磁波，借助其信號傳輸功能，加快無線通信技術(shù)的傳播速度，突破時間、地點對信息傳播的限制，實現(xiàn)信息高速運(yùn)轉(zhuǎn)的傳播方式。無線通信技術(shù)主要分為衛(wèi)星傳輸和微波傳輸兩種，衛(wèi)星傳輸是將衛(wèi)星通信站作為信息的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，通過增加衛(wèi)星通信站的數(shù)量提升無線通信技術(shù)的覆蓋面及信息延伸的廣度。微波傳輸適用于傳輸內(nèi)容較多的通信系統(tǒng)中，其對信息的發(fā)射頻率較快，傳輸范圍較廣。

兩種傳播方式是在現(xiàn)有空間內(nèi)對信息進(jìn)行傳播，實現(xiàn)信息共享，同時降低其他因素對信息傳播過程的影響，一定程度上推動了地區(qū)與行業(yè)之間的聯(lián)系。單片機(jī)通信系統(tǒng)是以單片機(jī)為系統(tǒng)處理核心，將集成電路芯片作為信息傳輸輔助設(shè)備，協(xié)調(diào)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)方式，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。單片機(jī)通信系統(tǒng)的運(yùn)行原理是將集成電路中心轉(zhuǎn)換成中央數(shù)據(jù)處理器，并匹配與之相符的信息儲存設(shè)備，利用電路的驅(qū)動模擬轉(zhuǎn)換器，對所傳輸信息進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃分析整理，確保數(shù)據(jù)信息的利用最佳化，從而提升單片機(jī)通信系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率[1]。單片機(jī)通信系統(tǒng)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式，在數(shù)據(jù)傳送過程中對其類型與作用進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，提升了數(shù)據(jù)利用的準(zhǔn)確度，一定程度上強(qiáng)化了單片機(jī)通信系統(tǒng)的科學(xué)性。

2 ?無線通信技術(shù)的單片機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計分析

2.1 數(shù)據(jù)傳輸方案 ?現(xiàn)階段單片機(jī)通信系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，需要憑借無線通信技術(shù)輔助系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時借助科學(xué)的監(jiān)測系統(tǒng)提升通信系統(tǒng)的整體科學(xué)性，為相關(guān)工作的平穩(wěn)運(yùn)行提供堅實的基礎(chǔ)。在具體的系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)測設(shè)備要對數(shù)據(jù)運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)主要類型和運(yùn)用方向、系統(tǒng)存在隱患做詳細(xì)的報告分析。其中機(jī)車是整項系統(tǒng)運(yùn)行的依據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸分析過程中，機(jī)車會對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及產(chǎn)生的各項信息加以記錄，確保下載工作順利完成后將所記錄的信息傳送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中。

由于單片機(jī)通信系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)較大，工作過程繁瑣復(fù)雜，因此要匹配能夠滿足機(jī)車工作的儲存管理系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)信息提供穩(wěn)定的儲存空間，提升儲存工作的準(zhǔn)確性。在選擇數(shù)據(jù)傳輸方案時，要將儲存設(shè)備的工作能力劃入方案選擇的范圍內(nèi)，儲存設(shè)備要具有較大的信息儲備空間，同時部分傳輸工作允許人工操作同時進(jìn)行。但是隨著人工操作的滲入，數(shù)據(jù)系統(tǒng)的規(guī)范化遭到不同程度的降低，因此在選擇數(shù)據(jù)傳輸方案時，要充分了解數(shù)據(jù)系統(tǒng)的傳輸特點，全面掌握系統(tǒng)的運(yùn)行概況，實現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)與人工操作的完美結(jié)合，最大限度提升數(shù)據(jù)系統(tǒng)的傳輸效率。

2.2 軟件設(shè)計 ?軟件設(shè)計環(huán)節(jié)是無線通信技術(shù)在單片機(jī)通信系統(tǒng)的集中體現(xiàn)，這一環(huán)節(jié)主要是對軟件整體運(yùn)行程序及系統(tǒng)格式的預(yù)設(shè)。在具體的軟件運(yùn)行程序中，單片機(jī)系統(tǒng)通過對無線通信技術(shù)的合理運(yùn)用，在數(shù)據(jù)傳輸中心發(fā)出通信請求信號，依照具體的操作流程，完成數(shù)據(jù)信息的傳送與接收。如具體的系統(tǒng)運(yùn)行中，數(shù)據(jù)中心發(fā)出請求信號，但是沒有得到及時的回應(yīng)，根據(jù)工作流程要對系統(tǒng)進(jìn)行后期的補(bǔ)救維護(hù)。與傳統(tǒng)的軟件格式不同，無線通信技術(shù)憑借新型的數(shù)據(jù)傳播手段，打造精細(xì)化的軟件運(yùn)行格式，提升了軟件運(yùn)行效率。

軟件設(shè)計工作之前要對軟件的類型及研發(fā)方向做詳細(xì)的調(diào)研，計劃無線通信技術(shù)的使用方案，通過設(shè)計科學(xué)的單片機(jī)通信系統(tǒng)，提升軟件運(yùn)行的流暢度及信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)度。不僅如此，如系統(tǒng)需運(yùn)行規(guī)模較大的數(shù)據(jù)信息，與其相對應(yīng)的機(jī)車數(shù)量會隨之增加，為地面信息與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的對接提供穩(wěn)定的對接環(huán)境。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)信號收發(fā)遲緩的現(xiàn)象，要及時對軟件內(nèi)部系統(tǒng)格式進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化整體的操作流程，確保各運(yùn)行環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)對接。以鐵路部門為例，由于其運(yùn)輸工作的特殊性，機(jī)車在完成數(shù)據(jù)傳輸時要及時與地面系統(tǒng)對接，地面系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)的傳輸情況建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)鏈，如機(jī)車與地面數(shù)據(jù)系統(tǒng)發(fā)射請求時沒有得到及時的回復(fù)，或?qū)有畔⒊霈F(xiàn)錯誤，要立即對車載微機(jī)設(shè)備采取相關(guān)維修工作。

2.3 數(shù)傳電臺 ?在單片機(jī)通信系統(tǒng)中運(yùn)用無線通信技術(shù)時，要匹配與之相符的硬件設(shè)施，其中數(shù)傳電臺是硬件設(shè)施之一。數(shù)傳電臺是以無線通信技術(shù)為核心的新型硬件設(shè)備，其主要功能是提升通信過程的穩(wěn)定性，強(qiáng)化數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的質(zhì)量，一定程度上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的高智能運(yùn)行。數(shù)傳電臺的運(yùn)行工作可分為四種運(yùn)行類型，以調(diào)頻數(shù)據(jù)、RF、普通、雙向四種傳輸類型為主，并且在具體的運(yùn)行中，四種傳輸方法可進(jìn)行無限制互換，系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)據(jù)信息的不同，智能選擇最優(yōu)傳輸方案，提升系統(tǒng)的運(yùn)作效率，為數(shù)據(jù)信息提供安全的輸送空間。數(shù)傳電臺通過改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律，滿足數(shù)據(jù)信息的多角度傳播，信息的傳送與接收工作得到不同程度的優(yōu)化，降低因傳輸方法使用不當(dāng)造成的數(shù)據(jù)信息受損等現(xiàn)象，維護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的全方位共享[2]。

2.4 系統(tǒng)接口 ?系統(tǒng)接口指的是車載微機(jī)與數(shù)傳電臺的對接，在傳統(tǒng)的對接工作中經(jīng)常出現(xiàn)對接失誤等問題，單片機(jī)通信系統(tǒng)通過科學(xué)開發(fā)無線通信技術(shù)，有效解決這一問題，減少了對接工作中的失誤現(xiàn)象，提升了數(shù)據(jù)對接效率。具體的對接工作中，通過合理利用中斷源等系統(tǒng)，提升對接工作的準(zhǔn)確性，靈活運(yùn)用數(shù)據(jù)的對接方法，規(guī)劃接口的工作時間，降低接口的數(shù)據(jù)處理壓力。以網(wǎng)絡(luò)連接為例，如以太網(wǎng)是運(yùn)行主環(huán)境，則其標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成為同部、分隔、目的、源址等環(huán)節(jié)，如數(shù)據(jù)段在46-1500以內(nèi)，其整體長度呈不確定性，如數(shù)據(jù)段超出這一范圍，其長度為定值。傳輸包的總體長度范圍應(yīng)控制在60-1514之間，原址等長度要小于14，如數(shù)據(jù)大小超出1500，要根據(jù)其整體特點做科學(xué)的拆分工作，確保數(shù)據(jù)規(guī)格在標(biāo)準(zhǔn)的長度范圍內(nèi)。

現(xiàn)階段的存儲系統(tǒng)主要是RAM，其存儲方式是以頁為標(biāo)準(zhǔn)，每頁標(biāo)準(zhǔn)是256type，將CURR或BNRY作為系統(tǒng)的寄存器，在具體的數(shù)據(jù)運(yùn)行中，以CURR或BNRY的工作狀態(tài)判斷有無接收和發(fā)送信息，如出現(xiàn)接收信號，則利用DMA稅的方法獲取數(shù)據(jù)包的1-18項字節(jié)，判定數(shù)據(jù)包的實效性。與此同時，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確傳送，要將部分?jǐn)?shù)據(jù)存于RAM之外的存儲設(shè)備中，依照科學(xué)的處理方法設(shè)置規(guī)范的格式，將其發(fā)送至指定的接收區(qū)域。現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)傳送接口類型具有一定的相似性，網(wǎng)絡(luò)連接具有一定的代表性，在具體的數(shù)據(jù)對接工作中要嚴(yán)格按照規(guī)范指令進(jìn)行，科學(xué)對待超出范圍的數(shù)據(jù)包，維護(hù)數(shù)據(jù)的完整度。不僅如此，當(dāng)系統(tǒng)面臨規(guī)模較大的數(shù)據(jù)工作時，要合理分配收發(fā)工作，降低對接環(huán)節(jié)的工作壓力，提升數(shù)據(jù)接口的工作效率。

2.5 軟件系統(tǒng)設(shè)置 ?軟件系統(tǒng)設(shè)置包括程序工作環(huán)節(jié)、單片機(jī)應(yīng)用方法及接收工作的制定。設(shè)置程序工作流程是依靠人工操作，控制通信傳輸?shù)乳_關(guān)，數(shù)據(jù)信息經(jīng)過車載微機(jī)的傳送，與地面的信息系統(tǒng)進(jìn)行連接，各相關(guān)系統(tǒng)開始進(jìn)入數(shù)據(jù)傳送預(yù)備狀態(tài)，通過確認(rèn)收發(fā)信號的準(zhǔn)確度，開始進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)傳送工作，如人工信號發(fā)射超過3次沒有得到及時的回應(yīng)，則數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)自動進(jìn)入維護(hù)狀態(tài)。隨著現(xiàn)階段移動網(wǎng)絡(luò)、短波、衛(wèi)星、微波等通信方式的發(fā)展，無線通信技術(shù)和單片機(jī)通信系統(tǒng)都可憑借各類通信方式控制范圍的擴(kuò)大發(fā)揮其自身優(yōu)勢。無線通信設(shè)備在單片機(jī)通信系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，有效降低系統(tǒng)內(nèi)部意外情況的發(fā)生，一定程度上提升了系統(tǒng)的安全性。以單片機(jī)警報系統(tǒng)為例，傳統(tǒng)的預(yù)警系統(tǒng)存在嚴(yán)重的滯后性，通過開發(fā)無線通信技術(shù)，提高了系統(tǒng)內(nèi)部警報環(huán)節(jié)的工作效率，實現(xiàn)了及時發(fā)現(xiàn)及時預(yù)警，強(qiáng)化系統(tǒng)的整體反應(yīng)能力。

接收程序的設(shè)計要提前做好相應(yīng)的控制區(qū)間，控制字要制定嚴(yán)格的區(qū)間范圍，利用時鐘的相關(guān)功能，在數(shù)據(jù)中穿插以16位為基礎(chǔ)的緩沖器，如系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)連入請求，系統(tǒng)內(nèi)部格式和VDI會對數(shù)據(jù)相關(guān)信息進(jìn)行識別，同時向緩沖器輸入數(shù)據(jù)信息，開啟數(shù)據(jù)傳輸工作。如接受數(shù)據(jù)時以幀為單位，并采用FIFO模式，輸入寄存器中的數(shù)據(jù)前兩位字符會分別被輸出，其后續(xù)數(shù)據(jù)具有一定的實用性，因此在數(shù)據(jù)的接受與讀取中，可將數(shù)據(jù)的前兩位字符自動刪去，提升數(shù)據(jù)的整體應(yīng)用率[3]。但是如果數(shù)據(jù)中的第三位字符仍屬于標(biāo)志位，則繼續(xù)重復(fù)上一工作，舍去前兩位字符，對數(shù)據(jù)判斷完畢后進(jìn)入系統(tǒng)的接收程序（如圖1）。

科學(xué)設(shè)置軟件系統(tǒng)中的工作環(huán)節(jié)，針對不同數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的收發(fā)流程，最大限度提升數(shù)據(jù)的應(yīng)用空間。與此同時，靈活的警報系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)中安全隱患，通過快速分析隱患類型，制定最優(yōu)解決方案，確保信息收發(fā)環(huán)境的安全度，為虛線通信技術(shù)的使用奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)。

3 ?結(jié)語

綜上所述，無線通信技術(shù)對單片機(jī)通信系統(tǒng)具有一定的積極作用，為其發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。因此，在單片機(jī)通信系統(tǒng)的發(fā)展過程中要加大對無線通信技術(shù)的研發(fā)力度，不斷優(yōu)化信息傳輸系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)運(yùn)行狀態(tài)，為單片機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

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