测试数据短距离无线透明传输技术研究

发布时间：2020-10-13 14:47

　　 为了与有缆数据通信技术优势互补,提高工业控制模块组的无线互联能力,短距离无线透明传输技术的研究成为关键热点问题。本文的目的是深入探讨无线透明传输技术的实现方法和应用价值,选择合适的无线通信手段弥补现有设备的不足,并研制出相应的原理样机验证本次论文技术研究的正确性。本文分析了现有的一些无线透明传输设备在设计上的不足和功能上的缺陷,拟定了本次课题需要实现的技术指标。本文首先对透明传输的原理进行了介绍,对比分析多种无线通信手段的技术特点,明确了无线透明传输技术对于现代工业体系的重要性。最终结合实际背景需求,选择UWB技术和基于IEEE 802.11a协议的5GHz频段Wi-Fi技术进行短距离无线数据透明传输研究。本次论文研究从硬件设计和软件设计两方面入手,完成了总体方案设计,确定了从无线透明传输技术的原理研究到结合项目需求的无线透明传输原理样机的实验验证的课题研究思路。在硬件设计中,本文应用UWB技术和5GHz频段Wi-Fi技术进行了无线透明传输模块组原理样机整体的硬件框架结构设计,完成了主控制器电路设计、通信接口电路设计、电源模块电路设计、无线射频模块电路设计、微带天线设计,充分将上述两种无线通信手段的优势应用到无线透明传输技术开发中。在软件设计中,本文基于FPGA主控器完成了整体固件设计,并对接口逻辑程序和数据无线透明传输控制程序设计进行了详细的介绍。最终通过软硬件协同的设计方法,完成了无线透明传输技术的论证开发。为了验证本次论文设计的正确性,结合项目背景,应用实际的测试数据汇聚节点搭建了测试验证平台,通过相关技术指标确定了测试内容。对无线透明传输模块组原理样机进行了系统调试,并对多项功能和性能指标进行了测试。测试结果表明,本次课题设计的无线透明传输模块组能够满足各项技术指标要求,UWB技术和5GHz频段Wi-Fi技术在无线透明传输中的应用可行性得到验证,为后续研究奠定了基础,提供了技术思路。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN92
【部分图文】：

度也能达到 20Mbps 以上的需求，在速率和稳定性上有明显的优势。而且更为的是，IEEE 802.11a 工作于更为宽松的 5GHz 频段，拥有 12 条非重叠信道，地避免了同频段信道之间的互相冲突干扰[31]。综上所述，相比于传统的 Wi-Fi 技术，基于 IEEE 802.11a 协议的 5GHz 频段Fi 技术具备传输速率高，抗干扰能力强，且频带资源丰富等一系列优点，是一常适合应用于短距离无线数据透明传输的通信技术，具备良好的开发前景。 总体方案设计根据前面的需求分析，明确了本次短距离测试数据无线透明传输技术研究的需要，选择采用两种无线通信手段同时进行原理验证和实验开发，本次研究方期将如图 2-2 所示的受限舱段内原本基于有线形式进行数据传输的顶层设备为如图 2-3 所示的基于无线形式的数据透明传输设备，本文设计的无线透明传块组由 M 模块和 S 模块构成，在不对模块组的综合控制层进行修改的情况下对顶层的有线接口部分进行无线透明传输模块组原理样机的替换，完成无线传输理论结合实际的实验验证。原有线形式数据传输

图 2-3 改进后的无线透明传输模块组由总体方案设计需求可看出，本课题需要完成硬件模块及软件程序两部制和开发，接下来针对这两方面的总体方案进行具体的设计。.4.1 硬件总体方案设计目前常用于嵌入式工程设计中的控制器芯片主要分为四大类：现场可编列(FPGA)、ARM 处理器、DSP 以及单片机。单片机主要应用于低成本的小系统工程中，然而单片机自身特有的流水线式结构导致其数据处理过程中天的缺陷。本课题设计的无线透明传输模块中的主控器需要完成大量的数和传输工作，而且数据缓存具有一定突发性，测试数据发送端在上电工作后时会需要进行数据传输操作，因此无线透明传输模块的主控芯片需要始终试数据发送端的数据汇聚节点数据缓冲区的空满状态，以此决定是否开始点数据并启动无线数据传输，避免造成数据溢出丢失。因此如果选择 ARM 为主控器，为保证数据读取的实时性，需要采用中断方式读取数据，从而严系统运行效率。而 DSP 侧重于对数据的处理，内部流水线工作形式，能够

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文较高的传输速率保证有线数据转为无线数据时不出现丢失有线设备连接的通信接口电路设计上也要结合课题需求，设实现数据交互的功能。最后在天线的外观上，我们应当尽量空间资源，将天线设计成与设备外壳一体的板载宽波束小述对现有无线透明传输设备缺点的分析，为了弥补不足，满明传输模块组原理样机的硬件结构进行了整体设计。
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本文编号：2839310