通信專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)-在線瀏覽
2024-09-07 05:38本頁面
【正文】 方法和實(shí)現(xiàn)手段上，嵌入系統(tǒng)軟件同PC機(jī)軟件存在很大差異，主要表現(xiàn)在；⑴實(shí)時(shí)性的控制方法；PC軟件提升速率方法，極大依賴處理器性能提升，還體現(xiàn)在緩存方案、動(dòng)態(tài)分配等技術(shù)手段上。⑵特定的異構(gòu)特征；嵌入式控制軟件設(shè)計(jì)既要考慮特定的硬件固有部分，也要考慮來自系統(tǒng)之外的各種通訊、傳感器的專用信號(hào)處理接口，以及不同控制目標(biāo)的實(shí)時(shí)期望和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的異步并發(fā)事件處理能力。⑶系統(tǒng)的性能目標(biāo)；編寫嵌入式軟件必須著重考慮與硬件系統(tǒng)相匹配的功耗、不間斷運(yùn)行、故障恢復(fù)、高可靠性等方面的約束條件，實(shí)現(xiàn)特定應(yīng)用環(huán)境下的控制功能、實(shí)時(shí)性響應(yīng)的目標(biāo)要求。還應(yīng)根據(jù)嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)研究開發(fā)技術(shù)和算法結(jié)構(gòu)，提高開發(fā)效率，確保系統(tǒng)軟件的質(zhì)量和可靠性，以及軟件的復(fù)用性、可移植性和易維護(hù)性。ZigBee技術(shù)是一種應(yīng)用于短距離范圍內(nèi)，低傳輸數(shù)據(jù)速率下的各種電子設(shè)備之間的無線通信技術(shù)。ZigBee過去又稱為“HomeRF Lite”、“RFEasyLink”或“FireFly”無線電技術(shù)，目前統(tǒng)一稱為ZigBee技術(shù)。例如：廣域網(wǎng)范圍內(nèi)的第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（3G）目的在于提供多媒體無線服務(wù)。這種無線通信技術(shù)具有如下特點(diǎn)；⑴功耗低：工作模式情況下，ZigBee技術(shù)傳輸速率低，傳輸數(shù)據(jù)量很小，因此信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短，其次在非工作模式時(shí)，ZigBee節(jié)點(diǎn)處于休眠模式。由于工作時(shí)間較短、收發(fā)信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節(jié)點(diǎn)非常省電，ZigBee節(jié)點(diǎn)的電池工作時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右。對(duì)于典型應(yīng)用，堿性電池可以使用數(shù)年，對(duì)于某些工作時(shí)間和總時(shí)間（工作時(shí)間+休眠時(shí)間）之比小于1%的情況，電池的壽命甚至可以超過10年。在這種完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制下，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送需求時(shí)則立刻傳送，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，并進(jìn)行確認(rèn)信息回復(fù)，若沒有得到確認(rèn)信息的回復(fù)就表示發(fā)生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃?。同時(shí)ZigBee針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡(jiǎn)化功能器件（RFD）。而對(duì)簡(jiǎn)化功能器件，在最小配置時(shí)只要求它支持38個(gè)基本參數(shù)。而簡(jiǎn)化功能器件只能與全功能器件通話，僅用于非常簡(jiǎn)單的應(yīng)用。若是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（Network Coordinator），整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以支持超過64000個(gè)ZigBee網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)，再加上各個(gè)Network Coordinator可互相連接，整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目將十分可觀。通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（Coordinator）自動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)，采用載波偵聽/沖突檢測(cè)（CSMACA）方式進(jìn)行信道接入。⑸安全性：Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，在數(shù)據(jù)傳輸中提供了三級(jí)安全性。對(duì)于第二級(jí)安全級(jí)別，器件可以使用接入控制清單（ACL）來防止非法器件獲取數(shù)據(jù)，在這一級(jí)不采取加密措施。AES可以用來保護(hù)數(shù)據(jù)凈荷和防止攻擊者冒充合法器件。目前低速低功率的UWB芯片組的價(jià)格至少為20美元。、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制訂方面，主要是IEEE Alliance兩個(gè)組織，兩者分別制訂硬件與軟件標(biāo)準(zhǔn)，兩者的角色分工就如同IEEE 。它確定了可以在不同制造商之間共享的應(yīng)用綱要。，其頻段是免費(fèi)開放的，（全球）、915MHz（美國(guó)）和868MHz（歐洲）。傳輸范圍依賴于輸出功率和信道環(huán)境，介于10m到100m之間，一般是30m左右。因此為避免被干擾，各個(gè)頻段均采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)。在這3個(gè)不同頻段，都采用相位調(diào)制技術(shù)，并降低工作時(shí)間，以減少功率消耗。900MHz頻段為低頻頻段，無線傳播的損失較少，傳輸距離較長(zhǎng)，其次此頻段過去主要是室內(nèi)無繩電話使用的頻段，干擾反而比較少。在網(wǎng)絡(luò)層方面，ZigBee聯(lián)盟制訂可以采用星形和網(wǎng)狀拓?fù)洌苍试S兩者的組合，稱為叢集樹狀。相較于FFD，RFD的電路較為簡(jiǎn)單且存儲(chǔ)體容量較小。ZigBee協(xié)議套件緊湊且簡(jiǎn)單，具體實(shí)現(xiàn)的硬件需求很低，8位微處理器80c51即可滿足要求，全功能協(xié)議軟件需要32K字節(jié)的ROM，最小功能協(xié)議軟件需求大約4K字節(jié)的ROM。采用ZigBee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域有家庭自動(dòng)化、家庭安全、工業(yè)與環(huán)境控制與醫(yī)療護(hù)理、檢測(cè)環(huán)境、監(jiān)測(cè)、監(jiān)察保鮮食品的運(yùn)輸過程及保質(zhì)情況等等。ZigBee模塊可安裝在電視、燈泡、遙控器、兒童玩具、游戲機(jī)、門禁系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和其它家電產(chǎn)品等，例如在燈泡中裝置ZigBee模塊，則人們要開燈，就不需要走到墻壁開關(guān)處，直接通過遙控便可開燈。通過ZigBee終端設(shè)備可以收集家庭各種信息，傳送到中央控制設(shè)備，或是通過遙控達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的，提供家居生活自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化。這種手機(jī)融入了“Zigbee”技術(shù)，能夠使手機(jī)用戶在短距離內(nèi)操縱電動(dòng)開關(guān)和控制其他電子設(shè)備。韓國(guó)的NURI Tele在基于Atmel和Ember的平臺(tái)上成功研發(fā)出基于ZigBee技術(shù)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)。如果沿著街道、高速公路及其他地方分布式地裝有大量ZigBee終端設(shè)備，你就不再擔(dān)心會(huì)迷路。全球定位系統(tǒng)（GPS）也能提供類似服務(wù)，但是這種新的分布式系統(tǒng)能夠向你提供更精確更具體的信息。從ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠得到比GPS多很多的信息，如限速、街道是單行線還是雙行線、前面每條街的交通情況或事故信息等?；赯igBee技術(shù)的系統(tǒng)還可以開發(fā)
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