多点实时数据通信（精选5篇）
多点实时数据通信 篇1
摘要：针对工业上对于多个设备实时监控的高速率、低延迟、错误率低、稳定性高的要求,基于C8051系列单片机设计了CAN多点实时数据通信系统。该系统利用CAN通信独有的非破坏性总线仲裁和报文滤波技术,使得多设备与主机、多设备之间的通信变得流畅,接入方式简易。试验结果表明,该系统通信速度快、错误率低、稳定性高且方便增加通信设备,与传统的RS232、485通信系统相比,通信速率有明显提高,可用于工业上对于多个设备的实时监控。
关键词：CAN总线,CAN协议,多点实时数据通信,C8051F040
现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络,是现场通信、计算机技术和控制系统的集成。它在生产现场的测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信、完成测量控制任务;是一种开放型的网络,使测控装置随现场设备分散化,被誉为自控领域的局域网。它在制造业、流程工业、交通、楼宇等处的自动化系统中具有广泛的应用前景[1]。
CAN是Controller Area Net的缩写,即控制网络局部网,是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网路。CAN是德国Bosh公司为汽车的检测、控制系统而设计的。由于CAN具有卓越的特性和较高的可靠性,因而非常适合工业过程监控设备互连。CAN已经成为一种国际标准(ISO-11898),是最具前途的现场总线之一[1]。
1 控制器局域网(CAN)
1.1 CAN总线的特点
(1)CAN总线以多主方式工作,网络上任意节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息,而不分主从,通信方式灵活,且无需考虑接收者地址的优先级。
(2)CAN网络上的节点信息分不同的优先级,可满足不同的实时要求,高优先级的数据最多可在134 μs内得到传输。
(3)CAN采用非破坏性总线仲裁技术,当多个节点同时向总线发送信息时,优先级比较低的节点会主动退出发送,而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据,从而大大节省了总线冲突仲裁时间。
(4)CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据,无需专门的“调度”。
(5)CAN的直接通信距离最远可达10 km,此时速率5 kbit·s-1;通信速率最高可达1 Mbit·s-1,此时通信距离最长为40 m。
(6)CAN的节点数主要取决于总线驱动电路,目前可达110个;报文标识符可达2 032种(CAN2.0A);而扩展标准(CAN2.0B)的报文标识符几乎不受限制。
(7)采用短帧结构,传输时间短,受干扰概率低,具有良好的检错效果。
(8)CAN的每帧信息都有CRC[1]校验及其他检错措施,保证了数据出错率极低。
(9)CAN的通信介质可为双绞线,同轴电缆或光纤,选择灵活。
(10)CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能,这是总线上其他节点的操作不受影响。
正因为CAN总线具有以上这些特点,所以能较好地满足多点实时数据通信平台的要求。
1.2 CAN总线协议
CAN的协议结构划分为两层:数据链路层和物理层。数据链路层又划分为逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。物理层可分为物理信号层PLS、物理介质连接PMA和介质相关接口MDI。CAN的ISO/OSI参考分层结构如图1所示。
数据链路层的LLC和MAC子层的服务和功能被描述为“目标层”和“传送层”。LLC子层的主要功能是:为数据转送和远程数据请求提供服务,确认由LLC子层接收的报文是否已被接收,并为恢复管理和通知超载提供信息。MAC子层的功能主要是传送规则,亦即控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定。MAC子层也要确定何时开始一次新的发送,总线是否开放或者是否马上开始接收。定位时特性也是MAC子层的一部分。
物理层定义了信号怎样进行发送,因而涉及位定时、位编码和同步的描述。详细层的功能参阅文献[1]。
1.3 CAN多点实时通信
CAN是有效支持分布式(多点)实时控制的串行通信网络,在实际的系统设计中,用户可以根据振荡器时钟频率、总线波特率以及总线的最大传输距离等因素,对CAN控制器的位定时参数进行优化设置,协调影响位定时设置的两个主要因素:振荡器容差和最大总线长度,合理安排位周期中采样点的位置和采样次数,保证总线上位流的有效同步的同时,优化系统的通信性能,进一步推进CAN总线的应用。
2 C8051F040单片机
Cygnal公司的51系列单片机C8051F040是集成在一块芯片上的混合信号系统级单片机,在一个芯片内集成了构成一个单片机数据采集或控制的智能节点所需要的几乎所有模拟、数字外设以及其他功能部件,代表了目前8位单片机控制系统的发展方向。芯片上有1个12位多通道ADC,2个12位DAC,2个电压比较器,1个电压基准,1个32 kB的Flash存储器,与MCS-51指令集完全兼容的高速CIP-51内核,峰值速度可达25 MI·s-1,并且还有硬件实现的UART串行接口、完全支持CAN2.0A和CAN2.0B的CAN控制器。
3 CAN多点实时数据通信系统设计
3.1 CAN多点实时数据通信系统硬件结构
设计的CAN多点实时数据通信系统由一台电脑,两块基于C8051F040单片机开发板组成。结构框图如图2所示。
在这个系统中,电脑作为主机,通过USB/CAN转换器与CAN总线相连,使用软件工具CANTools-V6.2进行数据地发送、接收以及显示。系统中两个CAN节点分别为开发板1和开发板2,通过编译相应的程序,使得CAN节点能实时把数据发送到主机,主机可根据接收到的数据向CAN节点发出控制信号来改变CAN节点回发的数据,以此达到实时通信控制的目的。同时两个CAN节点之间也能互相进行数据通信,并把所接收到的数据显示在开发板的LCD屏上。
3.2 软件设计
软件设计分为两大部分:(1)主程序的设计。(2)CAN通信库函数程序的编写。
主程序主要涉及的是程序流程,包括调用初始化函数,打开中断,根据与主机通信还是与其他节点通信调用CAN通信库函数编写出相应的通信流程,流程图如图3所示。
CAN通信库函数主要包括:系统初始化函数、CAN初始化函数、CAN中断服务函数、CAN接收数据函数和CAN发送数据函数。
这里详细讲述CAN通信库函数中,CAN接收数据函数、CAN发送数据函数和CAN中断服务函数。
CAN接收数据函数和发送数据函数的流程图,如图4所示。
CAN中断服务函数程序流程图,如图5所示。
4 结束语
系统可以完成各个节点之间以及节点与主机之间的实时数据收发,基本完成了多点实时数据通信任务,能做到速度快、延迟低、错误率低、稳定性高,并且能够在电脑上直观地看到实验结果。通过示波器测得该系统完成一次通信需要10.8 μs,能满足工业上实时监控的要求,这说明基于C8051F040的CAN多点实时数据通信的可能性,且因为其多节点设备接入简易,使其在远程工业实时监控上有较好的前景。缺点在于节点的数量不够多,节点之间的距离不够远,没有测试出多点通信的节点数量上限和实时通信距离上限。
参考文献
[1]杨春杰,王曙光,亢红波.CAN总线技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010.
[2]张培仁,孙力.基于C语言C8051F系列微控制器原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2007.
[3]万燚.CAN总线分布式系统实时通信的研究与应用[D].武汉:华中科技大学,2004.
[4]鹿卉芬,刘洪模.基于DSP的CAN总线网络与Ethernet数据实时通信实现[J].计算机与现代化,2009(12):130-132,136.
多点实时数据通信 篇2
全数字语言学习系统 (语音教室) 在本专院校培养外语人才中广泛运用。本文主要设计了数字语言学习系统的语音通信过程, 实现了教师端和某个学生端、教师端对一组学生端、分组的多个学生端、单个和单个学生端间的实时交流通话。
随着计算机技术、网络通信技术、多媒体技术的发展和普及, 语音通信系统也从传统的模拟电路产品发展成为全数字化产品, 改进了传统语言学习系统的不足。在结构设计上, 本系统的数据传输是建立在计算机网络的IT技术之上, 结构由复杂变得简单, 功能由单一变得齐全, 更重要的是在语音通信中不仅保证传输的实时性, 而且抗干扰能力强、失真小、清晰、音质音色好。该系统的设计主要结合现代高端DSP技术, 保证系统的稳定和通信的实时可靠。
1数字语言学习系统的设计
1.1 系统功能
数字语言学习系统所应有的功能如下:一是能对教师端或学生端发出的语音信号进行采集和播放;二是该系统具备数字录音和点播重放的功能, 需要对语音信号进行存储, 由外设的FLASH存储器来完成;三是在整个教室的局域网系统中, 语音的传输要通过DSP的ISA总线平台来进行网络化的传输。
为了实现上述功能, 在技术上必须实现语音信息的数字化和数字通信网络[1], 语音的数字化指对从麦克风发出的语音信号进行放大、滤波后通过ADC采样转化成数字信号, 然后由DSP芯片对数字信号进行纠错、压缩成语音压缩包, 按照MPEG标准对语音进行编码, 最后通过解码, 解压缩, DAC转换成模拟语音信号, 通过功放放大后输出给终端的接收部分。数字通信的网络化是指局域网中的多台学生计算机通过计算机网络技术, 将传统语音通信中的控制线路和模拟线路改进为单一的数字线路。在这个网络语音通信中, 学生机也采用PC机的声卡和网卡, 基于DSP的ISA总线平台, 通过网卡直接编程实现DSP与声卡、网卡的接口连接, 构建了DSP的以太网, 通过DSP接收和发送以太网的数据, 通过标准的网络协议实现网络数据的交换。
1.2 数字语言学习系统的结构图
系统硬件主要包括网络交换机、教师机、服务器、语音控制器、学生终端[2], 系统结构框图如图1所示。中央控制器是插在计算机里的一块 ISA总线适配卡, 它是这个系统的核心, 它与交换机和语音控制器相连接, 采用时分多址的策略对整个网络进行管理, 同时控制所有语音信息通信的切换和处理。一方面中央控制器将PC机发出的语音和控制信号通过以太网传传递给学生端, 另一方面又对学生端发出的信号进行分析处理, 然后发终端信号给PC机, 在该系统中以太网数据包中包含有源地址和目的地址, 每个学生端网卡的IP地址是惟一的, 方便教师端对学生端的控制。
2数字语音通信的DSP平台设计
2.1 数字语言通信的DSP平台硬件图
该数字语音学习系统的语音通信平台由数字处理器DSP作为核心部分, 通过语音采集与编解码模块TLV320AIC23实现语音的采集与传输, 由以太网控制器实现该系统通过网卡、声卡在网络上传输语音数据, 由DMA控制器直接读取硬盘数据, 其硬件结构图如图2所示。
2.2 数字信号处理器TMS320VC5416
DSP作为一种专用的数字信号处理器[3], 是一种可编程的微处理器, 对语言和图像有强大的处理功能, 运算速度快, 接口灵活, 能实时、快速实现各种数字信号处理算法。在数字语言学习系统中DSP选用TI公司TMS320VC5416芯片, 对语音压缩编码运算能力达到50 MIPS, 数据、程序的存储空间大, 对语音输入/输出、信码输入/输出提供双向串口。为保证语音质量, 语音压缩编码技术采用ITU-T制定为低速率编解码算法G.729标准, 即CS-ACELP 算法。它实现了8 Kb/s的码率, 能实现DSP对编解码的处理。
2.3 语音采集与编解码 (CODEC) 模块TLV320AIC23
音频芯片采用一块可编程的芯片TLV320AIC23[4], AIC23是通过数字控制口将芯片的控制字写入AIC23内部的寄存器。音频控制口与DSP的通信主要由多通道缓冲串行口McBSP1来实现, 支持立体声或MIC两输入方式和立体声输出。TLV320AIC23的模数转换 (ADCs) 和数模转换 (DACs) 部件高度集成在芯片内部, 采用了先进的Sigma-Delta过采样技术, 可以在8～96 kHz的频率范围内提供16 b, 20 b, 24 b和32 b的采样。语音控制器的控制接口为标准的RS 232接口, TLV320AIC23与TMS320VC5416的接口电路图如图3所示。
2.4 DMA控制器, HPI的配置
在数字语言学习系统中, DMA[5]在对声卡进行控制和访问时, 需要实现DSP对DMA功能的扩展, 通过ISA总线兼容声卡、网卡的硬件结构, 为了有效地采集信号、播放语音, 对声卡、语音网卡采用中断和DMA控制方式, 结合DSP使用HOLD操作进行, 直接读取硬盘数据, DMA控制器可以不需要CPU介入而直接在内部存储器, 外部存储器和芯片上外设之间传递数据, 当操作完成后, DMA控制器可以向CPU发出中断, 同时DMA有一个辅助端口用于HPI 和存储器间传递数据。
2.5 以太网控制器
该系统的交换机采用先进的芯片作为以太网控制器[6], 简化了系统的线缆连接, 解决了语音通信的堵塞问题, 以太网控制器采用台湾Realtek生产的RTL8019AS, 内置16 KB的SRAM, 用于收发缓冲、半双工通信, 达到10 Mb/s, 与主机采用PnP接口模式。在DSP接收和发送以太网数据时, 选择联合体作为DSP接收和发送以太网数据包的缓冲区, 使得在各层协议间的数据传输, 实质上是数据指针在传递而不是数据拷贝传递。该控制器实现该系统通过网卡、声卡在网络上传输语音数据, 通过DSP对声卡直接操作实现语音的录放控制。
2.6 DSP的存储器扩展
为了防止TMS320C5416在断电程序和数据的丢失, 需要用配置容量为 (512K×16) b FLASH和 (256K×16) b SRAM将程序和数据存储起来, 在系统恢复电位后, 将外部FLASH中的程序搬移到DSP内部的程序存储空间中, 同时也通过 FLASH存储器[7]进行语音数据的存储。
3语音的网络传输
3.1 传输方式
传输控制协议TCP[8]和用户数据报协议UDP这两种传输协议都是在IP协议上完成的。TCP协议需要在教师端和学生端间建立直接的通信通道, 采用存储转发式的非实时方式。而语言学习系统的语音通信要求实时性强, UDP作为一种底层的传输协议, 是无连接的数据报传输, 不需要建立通信通道, 直接把数据送到接收端, 且提供复用机制的能力, 可以迅速地实现该系统的实时通信。
3.2 传输协议
RTP/RTCP协议, 是由实时传输协议 (RTP) 及其控制协议 (RTCP) 组成, 控制数据的拥塞和流量。在数字语言学习系统中, RTP和RTCP配合使传输效率最佳化。实时传输协议是一种应用型的传输层协议, 通过UDP协议对语音数据进行单播或者多播, 实现通过学习系统的语音间通信。
3.3 IP组播
IP组播 (IP Multicast) [9]是一种点到多点的通信方式, 包括3种IP数据通信方式:点对点通信、全网广播和居于以上两者之间IP多播。能实现源IP主机教师端向指定IP的某个学生端间进行通信;源IP主机教师端向一个网络段中所有IP的学生机组间进行通信;更重要的是IP多播通过使用一个特殊的IP地址组作为组播地址, 并对这个组进行命名, 这个地址也同时惟一地表示了一个多点广播组, 在这里, 源主机能够向 IP 网络上的任何一组IP地址组发送IP信息包, 实现了IP分组语音通信[9]。
4结语
通过先进的数字信号处理器结合现代通信基本协议实现了数字语言学习系统的语音传输的实时性, 采取DMA读取硬盘的方式, 实现了多点语音传输和分组语音传输, 满足了现代教学的需要, 解决了在通信中语音信息数字化和数字通信网络化, 使得该系统有效运行。
参考文献
[1]刘国福, 张屺, 王跃科, 等.基于DSP的全数字式语言学习系统的设计[J].网络与多媒体, 2003 (12) :57-59.
[2]曹军.基于IP组播技术的远程教学系统的研究与实现[D].上海:华东师范大学, 2009.
[3]郭良涛, 黄建国, 韩晶, 等.基于DSP的小型数字语音通信平台设计[J].计算机测量与控制, 2009, 17 (6) :1209-1211.
[4]游燕, 李开贵, 吴静.DSP网络实时视频教学系统[J].成都纺织高等专科学校学报, 2006, 23 (2) :25-27.
[5]汪春梅, 孙洪波, 任志刚.TMS320C5000DSP系统设计与开发实例[M].北京:电子工业出版社, 2004.
[6]罗剑.基于以太网传输的语音录放存储系统[J].可编程控制器与工厂自动化, 2007 (1) :70-71.
[7]刘国福, 张屺, 王跃科.基于DSP的语音录放、存储及传输系统[J].电声技术, 2002 (11) :30-32.
[8]盛青松.一种基于TCP/IP协议的局域网通信系统[J].中国新技术新产品, 2008 (10) :14-15.
多点实时数据通信 篇3
1 单总线温度传感器的多点测量 (1)
由于系统由多片数字式单总线DS18B20温度传感器构成温度传感器网络, 因此, 准确、有效地对每一个温度传感器进行寻址成为系统设计的核心问题。系统设计依据DS18B20温度传感器的操作指令, 首先读取各个传感器的序列号, 并确定传感器对应的各点位置关系。在读取温度数值时, 发送相应的序列号, 再读取匹配的传感器温度数值。有两条命令用于获取传感器序列号:读ROM命令33H和搜索ROM命令F0H。读ROM命令在总线上仅有一个传感器的情况下使用;搜索ROM命令允许总线主机使用一种处理方法识别总线上所有的传感器序列号。为了建立64位ROM代码, 即传感器序列号与测量位置点传感器之间的关系, 选用读ROM命令33H, 通过单总线把各个位置的传感器序列号读取出来, 并通过串口调试助手观察每个DS18B20的序列号。现场各温度传感器的序列号存放在单片机的CODE区内, 软件设计了10行8列的二维数组来存储温度传感器的64位序列号, 具体如下:
读取温度传感器序列号流程如图1所示。
2 数据通路选择
在多点温度的采集过程中要考虑通路的选择问题, 系统采用两个数据通路, 分别由单片机的P1.0和P1.1控制。软件设计中设置了一个选择通路字节DQ_select, 通过对DQ_select设定不同的值来决定选择哪条通路。数据通路选择流程如图2所示。
对于传感器序列号数组的选择, 定义了一个全局变量m, 通过DQ_select的值对m赋相应的值, 程序就可以直接通过m值调用相应传感器序列号。对于初始化程序, 读写数据时通路的选择也是通过判断DQ_select的值来决定的。
3 实时时间显示和时间设置功能
3.1 实时时间显示
系统设计采用一个3V的锂电池作为备用电源, 采用时钟芯片DS1302实现实时时间显示。在整个系统断电后, 时钟芯片依然能够工作。当单片机上电后, 直接读取时钟芯片DS1302寄存器中的数据, 并在液晶屏上显示, 不必每次都初始化。在修改时间程序中有对时钟芯片DS1302初始化的程序, 只有当修改时间时才会对DS1302进行初始化, 如果时间正常, 对时钟芯片DS1302的操作只需循环读取它内部寄存器的数值即可[1]。实时时间显示流程如图3所示。
DS1302初始化主要是进行设置运行位及打开电池充电等操作。设置时间数据是将需要显示的时间数据存储到DS1302的存储器内, 程序设计如下:
其中, p Clock中存储的是需要设置的时间数据, 按照DS1302寄存器的顺序, 依次存储秒、分、时、星期、日、月和年的BCD码。
读取操作是将DS1302存储器中的数据读出来, 并在液晶屏上显示, 如果要实现液晶屏显示实时时间数据, 则循环执行读取和显示操作, 程序设计如下:
Get1302 (ppClock) 是读取DS1302寄存器中的数据, 并存储在pp Clock数组中;display_1302 (ppClock) 是调用液晶显示函数, 显示ppClock中的数据。如果要显示当前时间, 则在温度监测系统菜单选项上选择“时间显示”功能, 按“确认”键后进入时间显示画面 (图4) 。
3.2 时间设置功能
当备用电池没电或时间发生错误后, 进入时间设置功能画面修改时间, 按照图5上的提示输入数值, 如果输入的数值符合相应的时间数值, 按“确认”键后, 液晶屏上的“?”会消失。时间设置流程如图6所示。
程序设计的难点是输入数据和液晶屏显示数据与游标的位置能否相对应, 程序的核心是通过flag值决定液晶屏显示的字符。
4 报警历史数据显示
多点监测系统的温度报警数据采用存储器芯片24C256存储。报警历史数据显示时调出存储在24C256中的报警数据, 并将读出的数据在液晶屏上显示。程序设计的难点在于每次报警后存储的数据较多, 每一次报警数据都需要在液晶屏上分两屏显示[2]。因此当数据较多时, 使用键盘的上下箭头来翻屏会用到大量的显示代码, 同时需要许多判断性语句来决定显示的数据, 报警历史数据显示流程如图7所示。
显示信息包括报警时间、报警的房间号、报警时的温度、上限报警设定值、下限报警设定值及报警标志等。例如调用一次报警历史数据, 在液晶屏上显示画面如图8所示。
报警历史数据显示程序中由于每次可以读出最新的4个报警历史数据, 所以必须根据翻屏后flag的值判断要读取的历史报警数据, 地址的选择程序如下:
当flag的值为偶数时, 说明要输出的数据是每个报警参数的第二屏数据。程序设计时应使翻屏键与要显示的数据相匹配, 每一次按键调用不同的显示画面:在奇数页显示时间画面, 偶数页显示温度及报警参数等画面。
5 结束语
多点温度监测系统利用多个数字温度传感器实现了多点温度采集。设计了键盘与液晶显示电路和实时时钟电路, 发挥了数字温度传感器DS18B20单总线的优势。硬件设计采用了两路单总线结构, 每路挂接5个传感器, 并由单片机的P1.0与P1.1分别控制。DS18B20传输数据时采用循环冗余校验码CRC校验数据, 读取每个DS18B20内部的64位序列号。在单片机与上位机组成的多点温度监测系统中, 单片机作为下位机完成了现场温度数据的采集与处理, 上位机提供了人机交互界面, 实现了数据的处理和现场数据的实时显示与监测。
参考文献
[1]田辉辉, 王熙.基于CAN总线的农业温度监测系统设计[J].农机化研究, 2013, (6) :174~177.
多点实时数据通信 篇4
现代工业生产过程要求分时、分地及实时对温度进行精确控制, 而CAN总线, 本质为一类多主方式的串行通讯总线[1], 其协议简单、具有良好的实时性及抗干扰、自动进行错误检测、性价比高等优点使其广泛应用于各类工业生产中[2,3]。同时, 红外测温具有分辨率高、非接触式、响应速率快等优点。本系统利用单片机为控制核心, DS18B20为温度传感器, LCD作为主控设备构建的测温系统, 能够独立、分布式及实时进行温度测控, 具有广阔的应用价值。
2 系统硬件设计
该系统硬件系统主要由三部分组成:主控设备 (一个) 、现场设备 (三个) 及计算机, 总体结构框图1如下:
该系统硬件电路设计包含温度测量电路、CAN总线通讯节点电路、串口通讯电路、数码管显示电路及液晶接口电路五部分。系统以DS18B20作为测温模块, 由CAN控制器及驱动器、微控制器、LCD、LED、键盘等几部分构成, 如图2所示。
3 系统软件设计
该系统软件设计主要由温度采样系统、CAN通讯节点系统、LCD显示及串口发送接收系统三部分组成。软件系统结构框图, 如图3。
3.1 温度采样系统软件设计
温度测量部分在系统软件设计的主程序中不断循环, 具体操作包含读写温度预警数据, 数据的处理及码制转换等。这里需注意, 在处理DS18B20时:每次读写数据之前需进行复位;在复位成功之后立马发送ROM指令, 以发送RAM指令作为结束。
3.2 CAN通讯节点软件设计
CAN接口通讯节点软件主要包括三个部分:CAN初始化, 数据发送及接收。我们需要进行初始化的CAN有:模式寄存器、输出控制寄存器、接收代码寄存器、屏蔽寄存器。数据接收主机发送请求命令之后, 启动发送命令, 此时所得数据将由CAN控制器控制完成发送。
3.3 LCD显示及串口发送接收软件设计
液晶进行初始化过后, 数据便可以发送给LCD进行显示了, 不过我们需要注意:由于液晶首行初始地址为80H, 其第二行的起始地址为90H, 而并不是88H, 第三行的起始地址才是88H。
4 结论
基于CAN总线的分布式多点实时红外测温系统, 利用CAN总线将各个部分连接起来, 能够同时多点进行温度测量, 具有协议简单、具有良好的实时性及抗干扰、自动进行错误检测、较高的可靠性与性价比等优点, 因此在现代工业生产过程中, 如冶金、农业、楼宇、航天及环保等部门, 具有广泛的应用前景。
参考文献
[1]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版, 1996.
[2]高红玉, 徐建城, 曾成奇.基于AR M的CA N总线智能节点的设计[J].电子技术应用, 2005, 31 (04) :24-26.
多点协作通信系统关键技术分析 篇5
一、多点协作通信系统的技术运行
多点协作通信系统内, 上行信道模型与下行信道模型, 属于两个主体的模型, 与MIMO系统技术类似, 表现出多址接入信道的特征。多点协作通信系统运行时, 很容易在不同用户群体的单一天线内引起对偶性问题, 或者在发射端、接收端设计多副天线, 会有对偶性问题, 如:多点协作通信系统的发射端和接收端, 均配置一根独立运行的天线, 此时通信作业就存在对偶性的问题, 导致通信系统处于高风险的状态[1]。目前多点协作通信系统内的用户群体越来越多, 应该在基础上实行安全控制, 积极转化多点协作通信网络, 以便获得上线的容量, 保障多点协作通信系统的稳定与安全, 所以多点协作通信系统比较注重关键技术的运用, 用于强化多点协作通信系统的安全控制力度, 改善通信系统的运行环境。
二、多点协作通信系统的关键技术
1、OFDM-MIMO技术。
OFDM技术, 是正交频分复用技术, MIMO技术是指在多点协作通信系统的发射端和接收端, 分别采用多个发射和接收天线, 改善通信的质量。OFDM-MIMO技术的结合应用, 解决了多径衰落的问题, 直接降低了衰落的机率, 在多点协作通信系统的频域中, 把多径衰落信号改为平坦信道, 实现频率上的转化, 以此来提高通信数据的传输效率[2]。OFDM与MIMO技术, 同属于窄带技术, 应用到多点协作通信系统中, OFDM技术可以分配并调度多点协作通信系统中的资源, 配置链路试配技术, 结合信道频率, 积极提升通信的效率, MIMO技术, 以OFDM技术为基础, 使用信道空间选择, 保障系统宽带宽度的稳定, 消除潜在的干扰、冲击等风险, 促使频率得到有效的提升。
2、MIMO中继技术。
MIMO中继技术, 属于MIMO与中继技术的结合。中继技术用于处理电波衰减的问题, 维护发射端功率的稳定性, 提高多点协作通信系统的数据速率, 维持通信质量[3]。MIMO中继技术的应用, 作用在多点协作通信系统的源节点、目的节点中, 以便获取分集的增益效果。多点协作通信系统的中继节点位置, 使用MIMO节点设计, 致力于在源节点、中继节点处构成多跳节点系统。MIMO中继技术, 提高通信用户的服务水平, 减少信道衰落的发生次数, 因为此项技术涉及到多套射频设备, 所以增加的硬件会产生过多的干扰, 此时应该采用中继/天线选择技术, 保护好多点协作通信系统的运行资源, 有效规避系统干扰, 保护通信系统的运行环境。
3、干扰协调技术。
干扰协调技术在多点协作通信系统中的应用, 提高了系统自身的安全性, 排除干扰对系统安全的影响。干扰协作技术采用系统模型设计的方法, 确保其符合多点协作通信的基本需求。系统模型能够确定多点协作通信系统的状态, 分析线性及非线性的状态, 把控好系统资源的分配, 在接收端采取防干扰处理, 同样将干扰协调技术应用到后续检测内, 比对基础的信息资源, 支持通信系统的安全运行。干扰协调技术要控制好矩阵资源, 增强不同形态的矩阵编码排列, 按照排列顺序, 有效规划信息资源, 促使多点协作通信系统, 能够处于高质量的运行状态。干扰协调技术, 能够灵活的运用到多点协作通信的基础性资源管理内, 预防后续运行中出现干扰因素。
4、蜂窝系统应用技术。
蜂窝系统应用技术, 控制了多点协作通信系统的资源分布, 促使信息资源能够按照运行模式进行分布, 保障信息基础稳定性。蜂窝系统应用系统, 利用仿真试验的方法, 量化多点协作通信系统中的信息元素, 实现高质量的资源构成, 也可以应用到信息基站的处理方面[4]。例如:蜂窝系统应用技术, 根据多点协作通信系统基站的运行情况, 完善基站运行时的合作机制, 转变基站中的系统资源, 缓解通信系统的风险压力, 保证基站能够准确的指导通信系统运行, 站在实际情况的环境下, 实现基站对多点协作通信系统的资源协调与处理, 增强系统的运行性能。
结束语:多点协作通信系统的关键技术, 改善了通信运行的环境, 表现出实践性的优势, 能够在根本上完善通信系统的性能, 杜绝发生安全问题。多点协作通信系统运行中, 按照具体要求规划关键技术, 维持多点协作通信系统处于高性能、高速率的运行状态。
参考文献
[1]王辉.协作通信关键技术[D].北京邮电大学, 2015.
[2]丁铭.多点协作通信系统的关键技术研究[D].上海交通大学, 2011.
[3]庄翔.多点协作通信系统的关键技术研究[J].科技创新与应用, 2016, 12:87.