文献综述示例

本科生毕业设计(论文)文献综述题目一种基于nRF9E5无线数据传输系统专业 电子信息工程 班级姓名指导教师王子立 所在学院信息科技学院 2008年10月一：题目：一种基于nRF9E5无线数据传输系统二：指导教师审阅意见：指导教师签名.年月日一、前言随着射频、集成电路技术的开展,无线通信功能的实现更容易,数据传输速率更快,抗干扰能力更强,因此,许多应用采用了无线传输技术。无线数据传输与有线数据传输相比,有诸多优点:一是本钱低,省去大量布线;二是建网快捷,只需在每个终端连接无线数据传输模块和架设适当高度天线;三是适应性好,可应用于某些特殊环境;四是扩展性好,只需将设备与无线数据传输模块相连接。因此,无线传输是一种有效数据传输方式。二、正文〔一〕无线数据传输系统的研究现状无线通信在机动性要求较强的设备中或人们不方便随时到达现场的条件下得到了越来越广泛的应用,如无线数据采集、无线设备管理和监控、汽车仪表数据的无线读取等都是其典型应用。微功率短距离无线通信技术作为无线通信实用技术,一般使用单片射频收发芯片,加上微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块,通常射频芯片采用GFSK(高斯频移键控)调制方式,工作于ISM(工业、科学、医疗)频段,通信模块包含简单透明的数据传输协议或使用简单的加密协议,用户不必对无线通信原理和工作机制有较深的了解,只要依据命令字进行操作即可实现根本的数据无线传输功能,因其功率小、开发简单快速而在工业、民用等领域应用广泛。〔二〕当前一些主要的无线数据传输技术无线数据传输技术是无线通信的重要组成局部，它使不同位置的计算机或者相关仪器间实现无电缆的实时通讯，根据要求传输各种类的大量数据。随着网络及通信技术的飞速开展，人们对无线技术的要求也趋于专业化，功能化。其中近距离无线技术正在成为大家关注的焦点。目前使用较广泛的近距无线数传技术有蓝牙〔Bluetooth〕、无线局域网802.11〔Wi-Fi〕、红外数据传输〔IrDA〕、RFID和ISMband等，同时还有一些极具开展潜力的近距无线技术标准，它们分别是：ZigBee，超宽频〔UWB〕、短距通信〔NFC〕、WiMedia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等等。下面给予简单介绍几种：1、蓝牙蓝牙〔Bluetooth〕是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数据通讯技术标准。它能够在10米的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达1Mbps。通讯介质为频率在2.402GHz到2.480GHz之间的电磁波。蓝牙通讯技术的特点：

⑴蓝牙工作在全球开放的2.4GHzISM〔即工业、科学、医学〕频段；

⑵使用跳频频谱扩展技术，把频带分成假设干个跳频信道〔hopchannel〕，在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道“跳”到另一个信道；

⑶一台蓝牙设备可同时与其它七台蓝牙设备建立连接；

⑷数据传输速率可达1Mbit/s；

⑸低功耗、通讯平安性好；

⑹在有效范围内可越过障碍物进行连接，没有特别的通讯视角和方向要求；

⑺支持语音传输；

⑻组网简单方便蓝牙通讯技术的用途蓝牙技术是一种新兴的技术，尚未投入广泛应用，目前许多蓝牙设备还处于实验室试验阶段。但可以肯定的是现在多数具有红外无线数据通讯功能的设备，在将来一样可以使用蓝牙技术来实现无线连接。同时蓝牙技术的网络特点和语音传输技术使它还可以实现红外技术无法实现的某些特定功能，如无线、多台设备组网等等。2、IRDAIRDA是红外数据协会的简称，IRDA制订的一系列红外数据通讯标准形成了红外数据通讯技术的根底。红外通讯技术是一种点对点的数据传输协议，是传统的设备之间连接线缆的替代。它的通讯距离一般在0到1米之间，传输速率最快可达16Mbps，通讯介质为波长为900纳米左右的近红外线。

红外通讯技术的特点

⑴它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持；

⑵通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。

⑶主要是用来取代点对点的线缆连接；

⑷新的通讯标准兼容早期的通讯标准；

⑸小角度〔30度锥角以内〕，短距离，点对点直线数据传输，保密性强；

⑹传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布。

红外数据通讯技术的用途〔常被应用在以下设备中〕：

笔记本电脑、台式电脑和手持电脑；打印机、键盘鼠标等计算机外围设备；机、移动、寻呼机；数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、手表；工业设备和医疗设备；网络接入设备，如调制解调器。3、GPRS〔通用无线分组业务〕GPRS是GeneralPacketRadioService的简称，即通用无线分组业务。它是基于现在运行的GSM的根底上开展的数据业务，类似于固定交换技术里的数据分组业务，原来的GSM业务为电路交换业务，GPRS采用了GSM同样的无线调制技术，一样的频率，同样的TDMA帧结构。利用现有的基站子系统(BSS)从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低本钱的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。它集合了现有的GSM的数据分组交换数据和短信息的效劳。GPRS业务能提供不间断的信息效劳，信息的适时性在未来的运用中是十分重要的，例如在远程信用卡的认证应用。使用GPRS，数据实现分组发送和接收，用户永远在线且按流量、时间计费，迅速降低了效劳本钱。GPRS与GSM比拟中表现出的特点：相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言，GPRS拥有171.2kbps的访问速度；在连接建立时间方面，GSM需要10-30秒，而GPRS只需要极短的时间就可以访问到相关请求；而对于费用而言，GSM是按连接时间计费的，而GPRS只需要按数据流量计费；GPRS对于网络资源的利用率而相对远远高于GSM。GPRS效劳特点对应的范围：移动商务、移动信息效劳、移动互联网、多媒体业务、GPRS的技术优势。〔1〕相对低廉的连接费用〔2〕传输速率高〔3〕接入时间短分组交换接入时间缩短为少于1GPRS是一种新的GSM数据业务，它可以给移动用户提供无线分组数据接入股务。GPRS主要是在移动用户和远端的数据网络〔如支持TCP／IP、X.25等网络〕之间提供一种连接，从而给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164kb／8.GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用，也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为GPRS专用信道。要实现GPRS网络，需要在传统的GSM网络中引入新的网络接口和通信协议。目前GPRS网络引入GSN〔GPRSSurportingNode〕节点。移动台那么必须是GPRS移动台或GPRS／GSM双模移动台。〔三〕基于nRF9E5芯片的无线数传技术介绍本课题介绍了单片射频收发器nRF9E5,设计出一个基于nRF9E5的无线数据传输系统。利用射频无线片上系统nRF9E5，容易实现小尺寸、高稳定性的无线数据传输系统，433/868/915MHz三个工作频段可根据使用需要进行选择。nRF9E5片内的UART方便于实现与PC机间的串行通信，其片内的A/D转换器方便于进行数据采集。〔1〕nRF9E5射频芯片功能简介nRF9E5是NordicVLSI公司于2004年2月5日推出的系统级RF芯片，其内置nRF905433／868／915MHz收发器、8051兼容微控制器和4输入10位80kspsA／D转换器，是真正的系统级芯片，内置nRF905收发器与nRF905芯片的收发器一样，可以工作于ShockBurst(自动处理前缀、地址和CRC)方式。内置电压调整模块，最大限度地抑制噪音，为系统提供1．9～3．6V的工作电压，QFN5×5mm封装，载波检测。nRF9E5符合美国通信委员会和欧洲电信标准学会的相关标准。由于nRF905功耗低，工作可靠，因此很适用于无线数据传输系统的设计。nRFgE5主要由兼容8051的微控制器；nRFg05无线通讯模块；A／D转换模块和一些与逻辑端口连接的其他功能模块：包括SPI可编程串行接口、PWM脉冲宽度调制、低功率RC振荡器、看门狗定时器和RTC实时时钟唤醒模块等组成。其功能图见图3.1图3.1nRF9E5功能图nRF9E5的收发方式：nRF9E5使用SPI接口进行单片机与无线模块间的数据传输。这局部在nRF9E5片内的8051内核与nRF905射频收发器之间完成。nRF9E5的收发器有三种工作方式，ShockBurst接收(RX)方式、ShockBurst发送(TX)方式和空闲方式。当收发器在空闲方式下，微控器依然在运行。nRF9E5收发器的工作方式由特殊功能存放器TRX_CE和TX_EN决定.具体见表3.2所列。TRX_CETX_EN工作方式0X空闲方式11ShockBurstRX11ShockBurst表3.2收发器与SPI接口nRF9E5使用NordicVLSI公司的ShockBurst的特性，进行高速的数据传输。与射频数据相关的协议由nRF9E5片内的nRF905收发器自动处理。nRF9E5只用简单的SPI接口便能和nRF905进行数据传输，数据传输的速度取决于SPI接口的速度，这个可以在nRF9E5片内8051内核中进行配置。ShockBurst实现低速数据输入，高速数据输出，从而降低了系统的平均能耗。在ShockBurst接收方式下，当收到一个有效地址的射频数据包时，地址匹配存放器位(AM)和数据准备好存放器位(DR)通知片内MCU把数据读出。在ShockBurst发送方式下，nRF905自动给要发送的数据加上前缀和CRC校验。当数据发送完后，数据准备好存放器位(DR)会通知MCU数据已经处理完毕。当系统没有发送和接收任务时，其进入空闲方式。nRF905在空闲方式下，一旦有任务要处理时，其能够在很短的时间内就进入ShockBurst接收方式和ShockBurst发送方式。空闲方式下，晶体振荡器依然工作，配置字中的内容不至于丧失。载波检测：在ShockBurst接收方式下，当出现nRF905工作信道内的射频载波时，载波检测引脚(CD)被置高，这个特性很好的防止了同一工作频率下不同发射器数据包之间的碰撞。当收发器准备发射数据时，它首先进入接收方式并探测所工作的信道是否空闲。载波检测的标准一般比灵敏度低5dB，比方，灵敏度为-100dBm，载波检测功能探测低至-105dBm的载波。也就是说，载波低于-105dBm，载波检测信号为低(一般为0)，高于一95dBm，那么载波检测信号为高(一般为VDD)，介于-105-95dBm之间，载波检测信号可能为低也可能为高。〔2〕基于nRF9E5的无线数据传输系统组成①无线数据传输系统有点对点，点对多点和多点对多点三种。本系统由于实际应用的需要，由上位PC机，主接收器和多台数据终端组成。主接收器和数据终端之间的数据传输通过nRF9E5进行，构成点对多点多无线数据传输系统。整个系统中，PC机和数据终端之间的无线通信采用433MHz的频段作为载波频率。为了防止同频干扰的问题，系统采用TDMA(TimeDivisionMultipleACCess)通信技术。主接收器采用逐一扫描的方式探测各个数据终端有没有收发通信请求或其它任务；数据终端那么采用中断方式，对主接收器发出的地址信息进行处理，假设与本机地址相符那么执行命令。由此可见，上位PC机与数据终端的通信转化为主接收器与数据终端间的通信，以及PC机与主接收器通过串口(uSB或UART)间的通信。整个无线数据传输系统的结构如图2.1所示。图2.1无线传输系统结构图②通信协议是通信双方为实现信息交换而制定的规那么。本系统采用时分多路访问通信技术(TDMA)，将点对多点的通信方式转化为点对点的通信，因此必然涉及信源与信宿之间建立通信连接时的地址匹配问题。由于主接收器与数据终端之间的通信可能会受到其它数据终端或外界环境的干扰而发生错误，因此，需要通信协议来保证数据传输的可靠性。nRF9E5只有一种协议格式:前缀设备地址数据块CRC校验位其中的前缀也就是数据头，设备地址包括本机的地址和主接收器的地址，cRc校验可进行选8位或16位。〔四〕无线数据传输系统的开展趋势和存在的问题〔1〕其开展趋势无线技术：泛在趋势渐明融合步伐加快

市场需求与应用开展的互动，是当今无线技术前进的根本动力。泛在网络概念的提出为各种无线技术的繁荣开展提供了理念支持，无所不在的信息网络的蓝图也在促进和促成各种无线技术的融合。

①泛在化网络背景下无线技术多样化繁荣开展

泛在网络(UbiquitousNetworking)最初由日本提出，其含义指无所不在的信息网络。在过去的一年时间里，这一概念得到了信息产业界越来越广泛的关注和认同。而未来泛在化的信息网络，离不开多样化的无线技术的支持。在这样的产业背景下，近期，无线技术领域继续呈现出多样化创新繁荣开展的局面。

首先，移动通信技术创新开展，正在逐步实现向3G/后3G的演进。WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA技术的带宽增强型技术不断推出，而4G技术也已被提上议事日程，明年ITU的全球提案征集工作即将启动。

其次，宽带无线接入技术获得较快开展，商用规模扩大。无线局域网技术标准不断创新完善，802.11系列标准的传输速率正在寻求新的突破，网络平安技术研究也取得了较大进展，而网格网络、无线城市的建设使无线局域网技术近期在全球开展很快。WiMAX技术最近在全球也获得高速开展，特别是移动WiMAX技术成为关注焦点，几个国家先后建立了商用网络。

第三，短距离微功率无线技术十分活泼，向多个领域渗透。RFID技术正在向低本钱化、智能化、标准化方向迈进。ZigBee技术将在工业控制领域乃至家庭电子装置控制领域发挥作用。NFC技术可在极短的距离内进行通信，实现移动商务如信息卡、钱包等功能。

2008年，从广域到局域到微距各层面无线技术的创新开展，使整个无线技术领域呈现出欣欣向荣的景象，为未来泛在网络的实现提供了技术储藏。

②面向信息化网络各种无线技术日益走向融合

前几年，各种新型无线技术的快速涌现，使人们对无线领域的开展产生了诸多争论。这集中表达在曾经的WLAN与3G的存亡之争、WiMAX与3G/WLAN的存亡之争等。今天，业界对各种无线技术未来开展的认识已趋于现实和理性，融合共存、竞争合作的理念逐步取代了你死我活的搏杀理念。

各种无线技术的融合共存有其客观必然性，这也是相应无线技术自身特性所决定的。从宏观角度观察，公众移动通信网络具有更强的广域覆盖能力，以及优秀的移动漫游能力和效劳质量保障，但其数据传输速率相对较低；WiMAX、WLAN等技术具有很强的数据传输能力，但其覆盖广度、漫游能力等方面存在缺乏；而微功率无线技术具有快速灵活等优势，但仅适合于室内覆盖和近距应用场合。不同无线技术的不同特征，决定了这些技术只有实现融合共存，才能扬长避短，实现对空间的多层次充分覆盖，满足人们的不同需求。

目前，无线技术的融合格局已经初现端倪。我国移动通信运营商推出了GPRS/CDMA1X+WLAN网络，实现热点区域无线数据传输覆盖。而NFC通过RFID和无线接入技术的融合，实现了近距离电子交易等功能。随着3G网络的日趋成熟，包括蓝牙、UWB等末端接入技术将在这一平台上实现多种多样的业务功能。近期，被认为与3G技术竞争最剧烈的移动WiMAX技术，也出现了一些新的动向。韩国花巨资部署的WiBro网络，一年来开展用户只有几百户，而全球的WiMAX频率分配??出，与3G网络共生，实现与3G的互补开展，也许才是WiMAX技术最现实的道路。

随着全球信息化进程的进一步推进，信息网络将日益成为信息聚集交换的主体平台，包括各种无线接入网络在内的一体化的综合网络体系代表了信息时代的网络特征，各自为政的网络将逐步走向融合与互连，这也正是各种无线技术实现融合共生的时代背景。

③在无线技术推动下未来泛在网络架构将逐步形成

与过去的5A网络概念不同，泛在网络的内涵更加广博。泛在网络除要实现信息网络空间覆盖的无所不在外，还将实现对包括人在内的各种物体的连接与覆盖，即构建所谓的“物联网”。而向这一目标的迈进，将进一步推进无线技术的多样化创新开展与融合。

有关专家提出了这样的未来泛在网络设想：以宽带固定传输网络作为信息传输交换的骨干，通过移动信息网络、卫星宽带网络和各种宽带无线接入网络实现对广域和局域空间的全面覆盖，通过固定、无线接入技术以及RFID、NFC等近距离无线技术实现对各种对象的连接，从而形成一个覆盖无所不在，连接无所不包的全球一体化综合信息网络。

由这一设想可以看出，无线技术将在其中起到关键性的作用，可以说没有无线技术的支撑，实现对空间的泛在覆盖和物体的泛在连接都是不可能的。而在未来的泛在网络架构中，固定网络与移动网络，各种无线技术之间，将融合互补，共生开展。⑵其存在的问题①通信功率高短距离无线数据传输是一种线缆替代技术，在当前很多领域〔如工业生产、医疗监护、科学研究等〕都得到了广泛的应用。它的出现，解决了因环境和条件限制而不利于有线布线的问题，同时具有低本钱、方便携带等优点。然而由于存在高功耗的缺点，使得这技术在很多供电受限的工业现场应用中受到了很大的限制。本课题中nRF9E5的ShockBurst技术和电源监管技术，使得无线数据传输系统的功耗比拟低，设计中为节约用电而编写的程序代码也更少。②数据传输可靠性无线数据传输与有线传输一个很大不同的是，数据可靠性方面，常出现受系统本身和外界环境影响，数据传输误码率高，甚至通讯中断等问题。在某些特殊环境下，系统对数据准确性要求较高，甚至简单的一个字节的数据错误就可能造成整个系统的崩溃，因此保障数据传输的准确性尤为重要。本课题研究的系统控制比拟方便，工作稳定，具有良好的可靠性。③临近频道或同频的干扰随着日常使用的电子产品的逐渐增多，与无线产品使用相同频段的产品也越来越多，这极大地影响了无线路由器与无线网卡之间数据传输的速率，这就对无线产品的抗干扰性提出了更高的要求。干扰主要来自两个方面，首先是来自附近同频段无线设备的干扰，随着无线市场的开展与无线产品的使用密度不断增大，该问题在公司、写字楼、商业区、住宅区都极易发生。另外，其他一些干扰源也会对无线路由器的天线收发效果有较大影响，例如无绳(2.4或5.xGHz)、蓝牙设备(2.4GHz)、脉冲雷达(5.4GHz)、微波炉(在2.4GHz频宽中50%的忙闲度将产生脉冲干扰)、低能量RF光源(2.4GHz)等。一些无线产品为了降低制造本钱，抗干扰性设计和屏蔽金属材料都比拟差，导致无线产品抗干扰性差或者根本没有抗干扰性。本系统采用TDMA(TimeDivisionMultipleACCess)通信技术，防止了同频的干扰。三、结论短距离无线通信以其使用便捷和方便携带等优势得到了广泛应用。基于nRF9E5的无线数据传输系统,本钱低,体积小,应用灵活,具有良好的通用性和可靠性系统控制方便、工作稳定,能实现可靠的无线数据传输。该系统在市场上有广泛的应用前景，主要正对于数据采集、无线通信领域，广泛应用在无线数据通讯、报警和平安系统、自动测试系统、家庭自动化控制、遥控装置、监测、车辆平安系统、工业控制、无线通信以及电信终端等等。参考文献[1]付彬.利用nRF-401实现微机间无线通信[J].世界电子元器件,2004,(11)[2]丁雷.无线耳机系统设计及nRF9E5的应用[J].科技信息(学术版),2006,(05)[3]陈光军.油田区域网无线综合测控系统的设计[J].微型电脑应用,2005,(06)[4]陈光军.油田区域网无线综合测控系统软件模块的设计[J].