【正文】 動通信設備所必需的體積小，功率低的優(yōu)點。IrAD的數(shù)據(jù)傳輸速率比較高，而且由于采用點到點的連接，數(shù)據(jù)傳輸所受到的干擾較少。就目前而言，無論是技術成熟度還是普及度，都是其他新興的無線連接技術所無法相比的，現(xiàn)在全球采用工rDA技術的設備已經(jīng)超過了5000萬部。并且仍然每年以5%0速度增長。但IrAD也有其明顯的缺點，首先，它只能實現(xiàn)點對點的連接，無法實現(xiàn)點對多點的連接，也即它只限于在2臺設備之間進行鏈接。其次，IrAD是一種視距傳輸技術，中間不能有阻擋物，同時要求通信設備的位置相對固定，無法用于移動設備。最后，IrDA設備的核心部件—紅外線L印是一種不耐用的器件，西北工業(yè)大學碩士學位論文第二章系統(tǒng)設計方案研究頻繁使用會令其使用壽命大大縮短。藍牙技術標準藍牙(Bluetooht)是一種近距離無線通信技術規(guī)范〔71，用來描述和規(guī)定各種信息電子產(chǎn)品(包括通信產(chǎn)品、計算機產(chǎn)品和消費電子產(chǎn)品)相互之間是如何用短距離無線電系統(tǒng)進行連接的，替代電纜是藍牙技術最根本的應用特征，從應用角度來講，它與日前廣泛應用于微波通信中的多址技術十分相似，它很容易穿過障礙物，實現(xiàn)全方位的語音與數(shù)據(jù)傳輸。主要優(yōu)點是:可以隨時隨地用無線接口來代替有線電纜連接。具有很強的移植性，可應用于多種通信場合。功耗低，對人體危害小。藍牙集成電路應用簡單，成本低廉，實現(xiàn)容易，易于推廣等。，采用時分雙工傳輸和跳頻擴頻(FHSS)調(diào)制技術來實現(xiàn)全雙工傳輸，在發(fā)射帶寬為IMHz時，其有效數(shù)據(jù)數(shù)率為721kbps，有時也可達到IMbPs。跳頻是藍牙使用的關鍵技術，得到79個MIHz帶寬的信道，對應于單時隙分組，藍牙的跳頻速率為1600跳/秒。對應于多時隙包，跳頻速率有所降低，但在建立鏈路時則提高為3200跳/秒。工MS頻段是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻段，因此使用其中的某個頻段都會遇到不可預測的干擾源，由于使用比較高的跳頻速率，藍牙系統(tǒng)具有較其他通信技術更強的抗干擾能力。藍牙支持點對點和點到多點的連接，藍牙最基本的網(wǎng)絡組成是匹克網(wǎng)。匹克網(wǎng)由主設備單元和從設備單元構(gòu)成。主設備單元負責提供時鐘同步信號和跳頻序列，而從設備單元一般是受控同步的設備單元，并接受主設備單元的控制。在同一匹克網(wǎng)中，所有設備單元均采用同一跳頻序列。一個匹克網(wǎng)中一般只有一個主設備單元，而從設備單元目前最多可以有7個。一個匹克網(wǎng)中的從設備同時還可作為另一個匹克網(wǎng)的主設備，以此方式進行網(wǎng)絡拓展，幾個匹克網(wǎng)連接在一起，稱為sactternet(散射網(wǎng))，形成靈活的多重匹克網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，并靠跳頻順序識別每個匹克網(wǎng)。從而實現(xiàn)各類設備之間的快速通信。由于藍牙技術獨立于不同的操作系統(tǒng)和通信協(xié)議之外，可以移植到許多應用領域，因而應用場合很普遍。藍牙力求與不同的操作系統(tǒng)和通信協(xié)議有良好的接口，從而保證一定的兼容性。藍牙技術適用于任何數(shù)據(jù)、圖像、聲音等短距離通信場合，包括蜂窩電話、DPA、計算機外設、設備儀器等各種設備上數(shù)據(jù)無線通信。幾種無線技術的比較北工業(yè)大學碩士學位論文第二章系統(tǒng)設計方案研究實際需求選擇一種合適的無線技術。2.2pC機常見外設接口比較所謂接口就是計算機CUP與外設的連接電路，是CUP與外界進行信息交換的中轉(zhuǎn)站。如在課題中，無線接收的數(shù)據(jù)需要通過接口電路從接收設備送入計算機，控制指令需要通過接口電路發(fā)出去。計算機只有通過接口連接各種各樣的外圍設備，才能發(fā)揮其在各方面作用。由于計算機應用的越來越廣泛，要求與計算機接口的外圍設備越來越多。因此CP機的各種外設接口己成為CP機與外設通信必須研究的問題。在接口設計中，經(jīng)常要與各種總線打交道，采用總線結(jié)構(gòu)是計算機系統(tǒng)最顯著的特點之一，根據(jù)總線在微機系統(tǒng)中所處的位置不同，可分為片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線、外總線和局部總線，片內(nèi)總線位于微處理器芯片內(nèi)部，是AUL、各種寄存器和功能單元之間的信息通路:局部總線泛指微處理器周圍的接口。系統(tǒng)總線用于微機各插件電路板間的相互連接，是構(gòu)成計算機系統(tǒng)的總線。外總線又稱通信總線，用于微機系統(tǒng)之間、微機與其它儀器或設備之間的連接線。外部設備一般可通過系統(tǒng)總線或外總線與CUP連接，下面分系統(tǒng)總線和外總線兩類接口進行比較。系統(tǒng)總線接口系統(tǒng)總線都做成多個插槽的形式，各插槽相同的引腳通過總線連在一起?？偩€接口的引腳定義、傳輸速率設定、驅(qū)動能力限制、信號電平、時序安排以及信息格式的約定等都有統(tǒng)一的標準。采用系統(tǒng)總線擴展外部設備時，接口均需做成插板的形式。目前常見的系統(tǒng)總線IAS、PCI、AGP等。SIA即工業(yè)標準總線，它在80286至80486時代應用非常廣泛，缺點是IAS傳輸速率相對較低，占用硬件中斷資源，不支持即插即用等。但由于SIA兼容性好，至今在奔騰機主板上還保留著SIA總線插槽。PC工總線是外設部件互連總線，它是一種將系統(tǒng)中外圍部件以結(jié)構(gòu)化可控制方式連接起來的總線標準，是基于奔騰等新一代處理器而發(fā)展的總線。PCI器件和擴展卡是獨立于微處理器的，任何一種CUP都可使用PCI總線〔刃。PCI由于使用PCI專用控制器，實現(xiàn)總線仲裁與控制，也使PCI適用范圍超出了主板，其開放的標準便于廠家和科研用戶設計專用功能的PCI擴展卡。PCI總線成為CP的高速通用I/O口，是由于PCI具備以下優(yōu)點:類似內(nèi)存突發(fā)存取的PCI突發(fā)模式。大學碩士學位論文第二章系統(tǒng)設計方案研究綜上所述，各種無線技術都有各自的優(yōu)點和不足，不同的技術適合于不同的用戶。，主要適用于大型辦公室或企業(yè)集團，是一種用來對大文件進行帶寬占用以及突發(fā)性的信息傳輸要求，或者用來保持因特網(wǎng)和專用網(wǎng)不間斷連接的無線局域網(wǎng)技術，其實現(xiàn)成本較高。在家庭無線應用上，HomeRF無可非議，其專為家庭用戶設計，對流媒體提供了真正意義上的支持，目前HomeRF只能通過CP卡的形式實現(xiàn)，尚無法象藍牙那樣利用模塊或芯片實現(xiàn)，因而成本比藍牙高。在近距離10米內(nèi)，以無線方式替代線纜的應用場合，藍牙與IrAD有很大的優(yōu)勢，IrAD技術成熟，數(shù)據(jù)傳輸速率比藍牙高，但工rAD屬視距技術，并且無法滿足設備之間相互移動的要求。藍牙最初的提出和今后的發(fā)展方向都是以低成本為目的，非常適合應用于低成本近距離無線傳輸場合。四種無線技術的具體對比數(shù)據(jù)，【卜6]。表2，1四種無線技術比較數(shù)據(jù)(((((((HomeRF)))(IrDA)))(Bluetooth)))傳傳輸速率率DSSS:1111ZFSK:1~，4，1666THSS:lll(((Mbit/s)))FHSS:1或222222222數(shù)數(shù)據(jù)/語音支持持數(shù)據(jù)，語音很弱弱語音和數(shù)據(jù)據(jù)只支持數(shù)據(jù)據(jù)語音和數(shù)據(jù)據(jù)跳跳頻次數(shù)數(shù)50次/sss50次/sss\\\1600次/sss傳傳輸距離離25~IO00mmm50mmm20em~~100mmm移移動能力力好好好好差差極佳佳方方向性性全向(3600，中中全向(3600，中中窄角((300，中中全向(3600，中中間間間可有障礙)))間可有障礙)))間不能有障礙)))間可有障礙)))目目前參考成本本100一200美元元100一200美元元5美元元20美元元功功率率100m100m\\\0~100m傳傳輸方式式點到點，點到多多點到點，點到多多點到點點點到點，點到多多點點點點點點點點點鏈鏈接設備數(shù)數(shù)128個個128個個2個個8個個安安全性性可選擇擇可選擇擇靠短距離、小角角驗證、編碼碼度度度度度傳輸保證安全全全主主要用途途企業(yè)無線局域網(wǎng)網(wǎng)家庭中的各種家家透明可見范圍內(nèi)內(nèi)適用于任何以無無電電電電設備之間的連連的數(shù)據(jù)傳輸，近近線傳輸方式替代代接接接接接距離遙控控有線連接的場合合以目前來看，在一段時間內(nèi)，這些技術還將處于并存階段。通過比較分析可以看出，各種標準都是根據(jù)不同的使用場合，不同的用戶需求而制定的。有的是為了增加帶寬和傳輸距離，有的則是考慮移動性和經(jīng)濟性。因此我們應視學碩士學位論文第二章系統(tǒng)設計方案研究528MbPs，良好的兼容性，可設置同步傳輸模式或異步模式，可支持4個以上PCI擴展插槽。但相對其它外設接口，擴展PCI接口成本較高，開發(fā)周期長等。AGP是PCI高速總線的一種特殊形式，AGP總線也是32位帶寬，工作頻率為66MHz。AGP方案在CUP和顯卡間建立二者專用的非擴展通道，顯存用于幀緩存，態(tài)借用內(nèi)存來處理圖形計算，優(yōu)點是:專用的非擴展通道容易實現(xiàn)，視頻性能得到加速，并且釋放了PC工總線?，F(xiàn)在流行的計算機主板，都是PCI、AGP、IAS并存，不過，ISA插槽的數(shù)量已經(jīng)越來越少了。外總線接口外總線用來實現(xiàn)微機系統(tǒng)與其它系統(tǒng)或設備通信。一般來講，外部系統(tǒng)或設備相距微機系統(tǒng)要遠些，它們之間的通信可用并行方式或串行方式來實現(xiàn)，但數(shù)據(jù)傳輸速率可能會低些，不像系統(tǒng)總線那樣都是并行的高速總線。外總線使用標準的接口插頭，其結(jié)構(gòu)和通信規(guī)約都是標準的。對于不同的應用場合，應該采取不同的外總線，常用的外總線有LPT、RS一232C、USB、IEEE1394等。LPT為計算機并行接口，一般用來連接打印機和掃描儀，采用25腳的DB一25接頭與之連接。在實際應用中，當CUP與外設之間同時需要傳送2位以上的信息時，就要采用并行接口，并行接口傳輸速度快，信息率高，但所用電纜多，傳輸距離短。RS一232C接口是也即COM口，一般計算機都配有2個，分別是COMI和COMZ，目前廣泛地應用于計算機與終端或外設之間的低速串行連接，它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0~20KbpS范圍內(nèi)的通信，RS一232接口技術成熟，實現(xiàn)簡單，成本低，因此在低速設備中，設備制造廠商和用戶都首先選擇RS一232C來作為接口。為了實現(xiàn)在更遠的距離和更高的速率上直接連接，EAI在RS一232C基礎上，制定了更高性能的接口標準如:RS一422和RS一485接口標準。雖然其傳輸速度(RS一485為IOMbpS:RS一422為一OMbpS)和距離均優(yōu)于RS一232C，但目前pC外設上使用較少，主要用于傳輸距離較遠的工業(yè)集散分布系統(tǒng)中。USB是一種應用在計算機領域的新型接口技術，其最大的好處在于能支持多達127個外設，并且可以獨立供電，普通的串、并口外設都要額外的供電電源，業(yè)大學碩士學位論文第二章系統(tǒng)設計方案研究2.3系統(tǒng)設計方案確定2.3.1設計要求分析根據(jù)無損傷抗運動病藥物性能檢測設備的功能和應用范圍，本文設計的短距無線通信及接口系統(tǒng)要滿足如下幾點:(1)傳輸數(shù)據(jù)主要是眼睛圖像信號，CCD出來的眼圖像素為256x256，課題要求每秒鐘至少傳輸10個眼圖，按照8位量化等級來計算，每幅圖像數(shù)據(jù)量為512Kbit，因此圖像數(shù)據(jù)量大，在無線發(fā)射前進行1/10~1/50比例壓縮，因此要求無線傳輸速率和接口速率不得小于slZKbps，同時接口速率要高于無線速率。(2)由于是與旋轉(zhuǎn)體上的采集下位機實現(xiàn)無線通信，主控CP機與下位機的相對位置不固定，設備的靈活性強，通信雙方的位置應不受限制，主控CP機要能在實驗室的任何位置均能與采集儀通信，無線通信距離要求達到10米。(3)室內(nèi)實驗干擾因素多，如移動電話、各種電子設備等電磁干擾，加之，要保數(shù)據(jù)的正確傳輸。因此要求設備抗干擾能力強。(4)主機端收發(fā)模塊要能方便地實現(xiàn)與CP機接口，增加設備的便利性。(5)本文為無損傷抗運動病藥物性能檢測設備提供一個點到點的無線數(shù)據(jù)通道，來完成雙方數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)要容易實現(xiàn)，開發(fā)周期短，體積小等。無損傷抗運動病藥物性能檢測設備是生物醫(yī)學檢測設備，被實驗者為動物和人，要求無線通信時輻射小，以免危害被實驗者和污染環(huán)境。2.通過對各種無線技術進行的比較，不難看出，藍牙技術作為一種短距離便捷的無線通信工具，支持數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速率可達IMbps，成本適中，并且采用公開技術標準，實現(xiàn)方便，體積小，可以選用常用微控制器和射頻模塊來實現(xiàn)，功耗低，電磁輻射弱，對實驗者無影響，采用THSS調(diào)制方式，調(diào)頻速度高，抗干擾性強，傳輸距離可達10m，在10范圍內(nèi)的任何地方，雙方均可完成通信。因此，本文選用藍牙技術作為課題無線連接方式的解決方案。同時，在對計算機各種外設接口進行比較之后，UBS接口是一種應用在計算機領域的新型接口，具有快速、雙向、同步、廉價，并支持熱插拔功能等很多優(yōu)點。、全速12Mbps、高速480MbpS三種，同時支北工業(yè)大學碩士學位論文第二章系統(tǒng)設計方案研究而USB接口可以從計算機主板上獲得500mA的電流，并且支持熱拔插，真正做到即插即用。一個UBS接口可同時支持高速和低速UBS外設的訪問，UBS接口采用4芯電纜連接，其中2條是正負電源，另2條是數(shù)據(jù)傳輸線，高速外設的傳輸速率是480砒ps，當USB外設從USB接口接入時，計算機系統(tǒng)就能根據(jù)外設的D一線和+D線所處的狀態(tài)確定其屬于高速還是低速外設。新出臺的USBZ，0標準支持最高速率480MPbs，標準的40倍。USB大大簡化了CP機和外設的連接過程，使CP機接口的擴展變得更加容易。使外圍設備的連接具有單一化、即插即用、熱插拔等特點。目前usB大有取代Pc現(xiàn)有各種外圍接口的趨勢〔‘0]。IEEE1394接口有串行和并行兩種，只是EIEE1394串口在計算機中用的較多。工EEE1394接口傳輸速率最高可達400MbPs，是目前傳輸速率最大的外總線接口，適宜連接高速的設備，如數(shù)字相機、視盤機等。設備間采用采用樹形和菊花鏈連接，可同時支持63個外設工作。IEEE1394接口一般通過6芯或4芯電纜連接，它類似UBS，高速靈活、支持即插即用、熱插拔和設備供電，但1394實現(xiàn)成本較UBS高，并且目前應用還較少，主要用于視頻和圖像傳輸。各總線接口比較〔田。(典型值)接接口類