基于掌上終端的藍(lán)牙微微網(wǎng)無(wú)線數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)
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無(wú)線信道具有開(kāi)放性的特點(diǎn)，在有效的距離范圍內(nèi)任何符合頻率的接收機(jī)都能將信號(hào)捕獲。所以，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩允窍到y(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問(wèn)題之一。本系統(tǒng)通過(guò)三種途徑確保無(wú)線數(shù)傳的安全。
一是利用藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)中的信道標(biāo)準(zhǔn)來(lái)保障。藍(lán)牙的工作頻率為 2.4GHZ，覆蓋范圍是相隔 1MHz的 79個(gè)通道（從 2.402GHz到 2.480GHz ）[2]。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)使用短封包，運(yùn)用了跳頻展頻技術(shù)，跳頻頻率為 1600次/秒，這樣從物理層上防止了偷聽(tīng)和避免了干擾。但是這對(duì)使用藍(lán)牙設(shè)備的竊聽(tīng)和干擾是無(wú)效的。
二是使用藍(lán)牙系統(tǒng)中的 PIN碼。如果傳輸設(shè)備都沒(méi)有 PIN的認(rèn)證，任何一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備均可以連接獲取數(shù)據(jù)的傳輸。設(shè)置 PIN碼之后，只有通過(guò) PIN碼認(rèn)證的設(shè)備，才能進(jìn)行藍(lán)牙設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)傳輸。
三是通過(guò)認(rèn)證命令實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層安全認(rèn)證，由移動(dòng)終端發(fā)起設(shè)備認(rèn)證命令，等待藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集器返回就緒狀態(tài)碼，掌上終端將生成的認(rèn)證碼 A裝入特定格式的幀發(fā)送至采集器，采集器通過(guò)算法得到認(rèn)證碼 B并返回發(fā)送，如果認(rèn)證碼均正確，則互發(fā)確認(rèn)消息，通過(guò)設(shè)備認(rèn)證。
4.4輪詢模式下的偽同步與實(shí)時(shí)同步傳輸?shù)亩嗑€程實(shí)現(xiàn)掌上終端控制系統(tǒng)與藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集器的連接可采用兩種方式：基于輪詢連接的偽同步模式與實(shí)時(shí)同步連接傳輸。輪詢模式是掌上控制終端與各采集器分時(shí)連接，同步模式是掌上控制終端與所有采集器同時(shí)連接，實(shí)現(xiàn)同步控制并完成數(shù)據(jù)傳輸。
兩種連接模式均利用 Windows多線程機(jī)制實(shí)現(xiàn)。為每一個(gè)數(shù)據(jù)采集器開(kāi)啟獨(dú)立線程，完成數(shù)據(jù)處理。兩種模式均通過(guò)事件機(jī)制（ Event）進(jìn)行控制，對(duì)于輪詢模式，初始化時(shí)所有數(shù)據(jù)采集處理線程處于掛起狀態(tài)，主程序依次觸發(fā)事件喚醒相應(yīng)線程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理。同步模式工作時(shí)，主程序同時(shí)觸發(fā)所有事件，喚醒所有處理線程進(jìn)行采集處理，每處理完一個(gè)數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，所有的線程同步一次，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在時(shí)間上的同步。
在待采集數(shù)據(jù)變化緩慢的情況下，如在溫室內(nèi)監(jiān)測(cè)氣溫與濕度，采樣率低，采用輪詢模式可以縮短連接時(shí)間，降低設(shè)備功耗，延長(zhǎng)工作時(shí)間。而同步模式適用于數(shù)據(jù)變化相對(duì)較快，對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)采集器同步要求高的情況。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/166660.htm
5 測(cè)試結(jié)果
掌上系統(tǒng)能夠無(wú)線連接控制 4個(gè)數(shù)據(jù)采集終端，實(shí)時(shí)接收并顯示各數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù) . 在實(shí)時(shí)接收并繪制數(shù)據(jù)曲線的同時(shí)，可隨時(shí)執(zhí)行數(shù)據(jù)回顯功能，實(shí)現(xiàn)曲線縮放。
掌上終端采用華碩 A626，基于內(nèi)置的藍(lán)牙模塊，與藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集器的通信距離達(dá) 10 m；如果將數(shù)據(jù)采集模塊藍(lán)牙芯片更換至 Class 3級(jí)別，則傳輸距離可達(dá)到 100 m。本系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)量不大，系統(tǒng)通信速率為 9.6kbps，可以更好地利用藍(lán)牙的省電模式。當(dāng)連接 4個(gè)藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集器，每個(gè)采集器發(fā)送時(shí)間間隔為 10ms時(shí)，掌上控制終端同時(shí)接收沒(méi)有出現(xiàn)丟包。 6 結(jié)論
論文基于掌上終端開(kāi)發(fā)了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的藍(lán)牙無(wú)線控制系統(tǒng)，解決了藍(lán)牙微微網(wǎng)連接、安全認(rèn)證、同步處理接收等關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)的可移動(dòng)化、便攜化。克服了有線數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的連線不便、安裝復(fù)雜等缺點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制，醫(yī)療監(jiān)測(cè)，智能家居等多種不適宜布線的場(chǎng)所
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：使用移動(dòng)終端作為上位機(jī)，通過(guò)藍(lán)牙微微網(wǎng)技術(shù)以及其他關(guān)鍵技術(shù)同步控制多個(gè)下位機(jī)，并能實(shí)時(shí)處理、存儲(chǔ)并顯示接收數(shù)據(jù)。
參考文獻(xiàn)
[1] 何戟,李孝安 ,段渭軍 ,基于藍(lán)牙的移動(dòng)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J],計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究, 2006年 11期
[2] Bluetooth SIG,Bluetooth Protocol Core Version2.0+EDR[S].2004
[3] 陳莉,錢東平 ,趙東杰 ,藍(lán)牙技術(shù)在地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J],微計(jì)算機(jī)信息 ,2007年 26期
[4] 吳建，通用型工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) [J]，微計(jì)算機(jī)信息， 2008年 24卷第 3-3期
[5] 王宏,用于局域監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸解決方案 [J],計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件 ,2008年 2期
評(píng)論