導語：如何才能寫好一篇無線數據傳輸，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】 射頻收發器 單片機 串口

【Abstract】 Propose a low-cost design of universal wireless data transmission system with universal serial ports， which can communicate with other terminals by serial ports. The system consists of RF transceiver， single chip and universal serial ports. Single chip microcomputer simulates hardware SPI interface by I/O interfaces and connects RF transceivers. It extends serial ports by STC232 chips. The circuit diagram and application schemes are provided. Point-to-point wireless communications can be achieved between two data terminals， two digital phones， or two low speed multimedia terminals.

【Key words】 RF transceiver single chip serial port

無線數據傳輸具有安裝方便、不需要布線、通信距離遠、成本低、效率高的諸多優點，廣泛應用在野外通信、軍事通信、工業無線網、智能家居等領域中。本文提出一種低成本的通用無線數據傳輸系統設計，配備通用串行接口，可與所有具備通用串口的通信終端相連，最大無線通信速率可以達到1Mbit/s。

1 系統總體設計方案

串口無線數據傳輸系統總體方案如圖1所示，由nRF24L01射頻收發器實現無線數據傳輸，STC232收發器擴展RS232串口，實現用戶接入，系統中央控制器為STC89C52單片機，實現對射頻收發器和232收發器的控制，并對數據進行緩存處理。任何具備RS232串口的通信終端都可接入該系統，實現最高1M bit/s的無線數據傳輸。

2 nRF24L01射頻收發機

nRF24L01是一款工業級內置硬件鏈路層協議的低成本單芯片廣播式無線射頻收發器。該器件工作于2.4GHz全球開放頻段，內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，其輸出功率和通信頻道可通過程序配置。

nRF24L01結構如圖2所示。通過設置PWR_UP、CE、CS三個引腳，可使nRF24L01分別工作于接收/發送模式、配置模式、睡眠模式、關閉模式。當nRF24L01處于接收/發送模式時，可工作于兩種狀態：無線射頻模式和直接發送模式[1][2]。

3 STC89C52單片機

STC89C52是一種帶8K字節可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。該器件采用高密度非易失存儲器制造技術，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容[3]。

STC89C52單片機擁有256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路，是一種價格低廉的通用微處理器。

4 無線模塊與單片機的連接

單片機通過6個控制和數據信號線與nRF24L01相連接，如圖3所示。其中CSN為芯片的片選線，SCK為SPI時鐘，MISO和MOSI分別為SPI數據輸出和輸入，IRQ為可屏蔽中斷信號，CE為芯片模式控制線。CSN、SCK、MISO、MOSI構成了nRF24L01的硬件SPI端口。

nRF24L01與單片機的連接主要是nRF24L01的硬件SPI端口的連接，單片機可用I/O口P0.1-P0.4模擬硬件SPI口，IRQ和CE分別接單片機的P0.5和P0.0口。

5 RS232串口的擴展

如圖3所示，采用STC232芯片擴展一個RS232通用串口，STC232收發器的TTL/CMOS數據輸入端口TIN和數據輸出端口ROUT分別與單片機的TXD（P3.1）和RXD（P3.0）相連接，用于接收和發送與單片機之間通信的數據，STC232收發器的RS232端口RIN和TOUT連接在一個標準DB9插座上，插座可與RS232接口的通信終端相連接。

6 無線數據傳輸應用方案

圖4為串口通用無線數據傳輸系統的典型應用方案，該傳輸系統尚不具備多節點組網互通功能，最典型的應用是兩個通信節點之間的點對點無線通信。數據終端、數字話機、低速多媒體終端可通過RS232串口連接無線傳輸系統，與通信對端的終端進行無線通信，其最高無線通信速率為1Mbps。

7 結語

本文提出的一種串口無線數據傳輸系統成本低廉、結構簡單、通用能力強，所有具備通用串口的通信終端都可以連接此無線傳輸系統從而實現無線通信。基于此無線傳輸系統，用戶可以很方便的實現無線語音通信、無線數據通信、無線視頻傳輸。

參考文獻：

[1]Nordic Semiconductor. nRF24L01 Single Chip 2.4GHz Transceiver Product Specification，2007.

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關鍵詞：無線收發芯片；數據傳輸模塊；數據通訊系統；FSK

中圖分類號：TN914.3 文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)06-149-04

Design of Wireless Data Transmission Module Based on TH7122.1 Chip

ZHANG Dongbin ZHU Wenzhang2，GUO Donghui1

(1.Xiamen University，Xiamen，361005，China；2.Xiamen University of Technology，Xiamen，361005，China)

Abstract：TH7122.1 is a wireless transceiver chip with low power consumption designed by Melexis Corporation in Belgium.This paper introduces its functions based on which gives the design of half-duplex wireless data transmission module.Debugging result shows that the module works stability and reliability.This module can be used to achieve wireless data communication systems with simple structure and stable performance.It has practical value in some short-range wireless application，also has reference value to the design of other wireless application system.

Keywords：wireless transceiver chip；data transmission module；data communication system；FSK

基金項目：福建省自然科學基金計劃資助項目(A0410007)、福建省科技重點項目和國家教育部新世紀人才計劃項目的聯合資助

目前，短距離無線通信已經越來越普遍，應用領域也越來越多，包括：無線抄表、車輛監控、機器人控制、數字音頻及圖像傳輸，還有無線耳機，無線鼠標鍵盤等。凡是布線繁雜或不允許布線的場合都希望能通過無線方案來解決。大量射頻IC芯片的開發使得無線通信系統的開發周期縮短，成本也越來越低。基于各種射頻IC芯片如Nordic公司的nRF系列射頻IC，Chipcon公司的CC系列射頻IC，Integration公司的IA系列射頻IC以及其他的射頻IC等的設計都為無線傳輸的實現提供了各式的方案[1]。本文中無線數據傳輸模塊的設計是基于Melexis公司的TH系列無線收發芯片TH7122.1，是實現無線傳輸的另一種方案。該設計通過兩PC的串口實現兩邊數據的無線傳輸，具有功耗低、軟件設計簡單與通信穩定可靠的特點。

1 芯片功能

1.1 主要特性

TH7122.1[2，3]是全集成FSK/FM/ASK收發芯片；可應用于低功耗多通道或單通道半雙工數據傳輸系統，可工作在ISM頻段及SRD頻段；具有2種使用模式：單機用戶模式(Stand-alone User Mode)和可編程用戶模式(Programmable User Mode)；在單機用戶模式下，工作于4個固定的頻點之一：315/433.92/868.30/915 MHz；在可編程用戶模式下，工作頻率范圍可設定在300～930 MHz之間，還可以通過使用一個外部壓控振蕩變容二極管使他的最低工作頻率降至27 MHz，利用芯片集成的串行控制接口(SCI)對其進行配置；4種不同的工作狀態(Standby/Receive/Transmit/Idle)；極低的電流消耗(待機狀態下電流50 nA)；寬的工作電壓范圍(2.2～5.5 V)；最高FSK數據傳輸速率為115 kb/s，ASK數據傳輸速率為40 kb/s；接收信號強度指示(RSSI)輸出；可變RF功率范圍為-20～+10 dBm；接收靈敏度達-105 dBm(@FSK with 180 kHz IF filter BW)/-107dBm(@ASK with 180 kHz IF filter BW )。

1.2 引腳及內部系統結構

芯片采用LQFP封裝，引腳結構如圖1所示，pin9～25為發射部分相關引腳，pin1～8及pin26～32為接收部分相關引腳。

其中TE/SDTA，RE/SCLK，FS0/SDEN，FS1/LD這4個引腳帶有復用功能，在SUM模式下啟用第1個功能，TE和RE用于設置工作狀態，FS0和FS1則用于選擇工作頻率；在PUM模式下啟用第2個功能，SDTA，SCLK和SDEN組成串行控制接口(SCI)，用于寫入控制字；LD用于相位一致性檢測。

芯片內部結構如圖2所示，包括：可變增益的低噪聲放大器(LNA)、混頻器(MIX)、中頻放大器(IF)、FSK解調器、運算放大器(OA1，OA2)、ASK解調器、數字邏輯串行控制接口(SCI)、功率放大器(PA)、鎖相環合成器(PLL Synthesizer)等。其主要模塊是1個可編程的鎖相環合成器，他由參考基準振蕩器(RO)、N/R頻率字寄存器、電荷泵(CP)、相位/頻率檢測器(PFD)及壓控振蕩器(VCO)組成，在發射模式下產生載波頻率；在接收模式下產生本地振蕩信號，采用超外差接收方式。

工作過程：接收時，從天線感應到的RF信號經匹配網絡后由LNA放大，之后經MIX下變頻到10.7 MHz的中頻再放大、濾波，最后解調輸出，ASK與FSK的解調輸出取自OUT_DTA，FM的解調輸出取自OUT_DEM。發射時，基帶調制數據有2種輸入方式，一是由IN_DTA端輸入的標準調制方式，二是經由LF端輸入的稱為直接VCO調制的方式；VCO的輸出信號經PA功率放大后，再經過匹配網絡由天線發射出去。

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關鍵詞：GPRS模塊;RS 232;LPC2138;AT命令;ARM

中圖分類號：TN9295文獻標識碼：B文章編號：1004373X(2008)1903903

Design of Wireless Data Transmission System Engineering Based on ARM/GPRS

HOU Guocheng1，YANG Hongye2，FENG Jiapeng3，CAO Junqin4

(1.Dalian Meteorological Bureau，Dalian，116001，China；2.Inner Mongolia University of Technology，Hohhot，010051，China;

3.Taiyuan Institute of China Coal Research Institute，Taiyuan，030001,China；4.Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan，030024，China)

Abstract：Along with the wide application of single chip computer and ARM technique as well as the development of integrated chip technique,GPRS general grouping wireless service is attached with more importance by people in the current teledata transmission,telemetering and remote control.Therefore,secondary product and quality goods developed and designed according to the techniques mentioned are obtaining enormous promotion and application.The data transmission terminal design based on WAVECOM Q2406B Module and ARM7 LPC2138 are elaborated,and partial hardware electric diagram,software flowchart and program code are provided.

Keywords：GPRS module；RS 232；LPC2138；AT command；ARM

隨著無線通訊技術的發展，依托移動運營商提供的無線網絡實現遠程監控和數據傳輸已被廣泛應用于各個領域。通用分組無線業務(General Packet Radio Service,GPRS)是在現有GSM系統上發展出來的一種分組數據承載業務。因此，GPS車載終端、自動抄表系統等遠程遙測遙控系統利用GPRS實現數據傳輸將成為今后發展的趨勢。本文以ARM7 LPC2138與WAVECOM的Q2406B無線通信模塊為例具體介紹實現GPRS數據傳輸的方法以及關鍵技術。

1 GPRS數據傳輸的協議分析和實現

GPRS無線數據傳輸終端利用GPRS網絡實現與上位機的全雙工數據通信。終端需附著GPRS網絡，登陸Internet與連接其上的任意一臺普通PC機建立數據鏈路并隨時進行數據傳輸。完成這一過程必須實現GPRS的附著和PDP(Packet Data Protocol,分組數據協議)上下文的激活。通過GPRS的附著登記用戶信息，對用戶進行移動性管理；激活過程用于激活IP協議,保證數據能以IP報的形式進行傳送,使移動臺與GGSN(Gateway GPRS Support Node，網關GPRS節點)建立一條邏輯通路，進行數據傳輸。

可見，激活過程是系統實現的關鍵,它由中央控制器軟件來實現。分組數據協議的激活涉及到網絡的多個協議,如PPP協議、LCP(Link Control Protocol,鏈路控制協議)、NCP(Network Control Protocol,網絡控制協議)、PAP(Password Authentication Protocol,密碼認證協議) 和IPCP( Internet Protocol Control Protocol,Internet 協議控制協議)等。

協議實現過程如下：

系統設計的主要思路是微處理器通過發送AT指令控制GPRS模塊建立無線信道、完成數據傳輸。用AT指令實現以上協議并完成數據傳輸的步驟如下：

(1) 設置接入網關：AT#CGDCONT=1，“IP”， “CMNET”;

(2) GPRS 網絡附著： AT+CGATT=1;

(3) 激活GPRS模式：AT+GPRSMODE=1;

(4) 設置網絡接入點名稱：AT#APNSERV= “CMNET”;

(5) 請求網絡連接：AT#CONNECTIONSTART;

(6) 設置上位機的IP地址：AT#TCPSERV=“*”;

(7) 設置上位機偵聽的端口準備與客戶端通信： AT#TCPPORT=“6800”;

(8) 打開與上位機的連接：AT#OTCP;

(9) 斷開GPRS網絡連接：AT#CONNECTIONSTOP;

(10) 取消GPRS附著：AT+CGATT=0。

在完成GPRS數據傳輸過程中，以上AT命令均必須設置，但相鄰AT命令間要有一定延時，經驗證，約3 s即可。

2 數據傳輸終端的硬件設計

2.1 系統硬件框圖

系統硬件框圖如圖1所示。

2.2 系統硬件組成

2.2.1 微控制器

系統中,微控制器選用PHILIPS公司的LPC2138。LPC2138的典型特性如下(僅列舉與本終端設計密切相關的部分,如圖2所示):

多個串行接口，包括2個16C550工業標準UART、2個高速I2C接口(400 kb/s)、SPI和SSP(具有緩沖功能，數據長度可變)。

支持ISP(通過UART0實現)和IAP，扇區擦除或整片擦除的時間為400 ms，1 ms可編程256 B。

2個32位定時器/計數器，內置看門狗。

CPU操作電壓范圍：3.0~3.6 V(3.3 V±10%)，I/O口可承受5 V的最大電壓。

2.2.2 串口電平轉換

LPC2138串口通過SP3232E完成TTL/CMOS電平轉換后與GPRS模塊相連接,實現模塊初始化和數據收發。同時可擴展串口與其他嵌入式系統或PC機進行數據交換，如圖3所示。

2.2.3 GPRS模塊WAVECOM Q2406B

GPRS模塊選用法國WAVECOM的Q2406B，該模塊內置TCP/IP協議并提供了9針的標準RS 232接口。模塊大致原理圖及其與SIM卡的連接如圖4所示。

3 數據傳輸終端的軟件實現

系統軟件設計的核心部分是微控制器LPC2138與GPRS模塊的通信，兩者間需定義通信協議、規定幀格式，通過AT指令實現GPRS網絡的附著、PDP激活、Internet的接入及數據傳輸。

3.1 AT指令調試及波特率的設置

微控制器以一定的協議向模塊發送AT指令，接收模塊執行指令后的返回值,并進行相應校驗。在Windows自帶的超級終端中利用AT+IPR=“波特率”指令設置無線通信模塊的波特率,并通過命令后加“;&W”將所設值存儲在模塊E2PROM中，掉電后不會丟失(如：AT+IPR=“115200”;&W)。系統設計過程中通信的不暢通常是由于波特率不匹配造成。

3.2 建立連接

為了方便程序設計，增強程序可讀性，將建立連接所需的AT命令以字符串形式存放于AT命令緩存區，所需多條AT指令長度不一且發送順序不可改變，為了有效控制每條AT指令、提高CPU利用率需將AT指令緩存區設置為指針數組形式，在建立連接時通過循環調用字符串發送函數將這些AT命令發送，相鄰AT命令間要有2~3 s的延時，所以每發送完一條AT命令都要調用一個3 s的延時子程序，然后通過串口中斷接收函數接收AT命令返回值來判斷連接是否成功。需要注意的是AT命令均以回車符作為結束標志，并以字符串形式傳送，因此在定義AT命令緩存區時一定要注意轉義字符的使用。

3.3 數據傳輸

在與上位機連接成功后，通過字符串發送函數發送數據緩存區中的數據，數據緩存區仍需設置為指針數組形式,發送數據的原理與建立連接時的基本相同，圖5是系統程序流程圖。

下面是用串口中斷發送字符串的函數舉例。

********************

函數名稱：UART0SendStr()

函數功能：向串口發送字符串

入口參數：str要發送的字符串的首地址指針

********************

void UART0_SendStr( char const *str)

{

Str_Send_P = str;

U0THR = *Str_Send_P++;

U0IER|=0x02;//開啟THRE中斷

}

在中斷發送程序中的處理為：

switch(IIR & 0x0e)

{

case0x02: //利用THRE中斷，發送字符串

if((*Str_Send_P)!=′\\0′)

U0THR = *Str_Send_P++;

else

U0IER&=(~0x02);//關發送中斷

break;

…

}

3.4 斷開連接

數據鏈路的釋放可通過發送數據傳輸結束標志“+++”實現，但必須延時一定時間后再發送斷開連接指令：

AT#CONNECTIONSTOP

AT+CGATT=0

4 結 語

本文在介紹GPRS網絡應用技術的基礎上，為LPC2138實現GPRS數據傳輸提供了一種通用的解決方案，通過以上的軟硬件設計，可以實時地發送和接收數據。此方案稍做修改便可移植到GPS車載終端、自動抄表等實際應用工程中。

參考文獻

［1］周立功.深入淺出ARM7-LPC213X/214X［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2006.

［2］譚浩強.C語言程序設計［M］.2版.北京:清華大學出版社，2001.

［3］劉旭，張其善.一種基于GPRS的車輛監控系統［J］.遙測遙控,2003,24(1):42-45,49.

［4］趙茂泰.智能儀器原理及應用［M］.2版.北京:電子工業出版社，2004.

［5］平，曹巧媛，曹琳琳，等.單片機原理及接口［M］.北京：清華大學出版社，2007.

［6］童詩白，華成英.模擬電子技術基礎［M］.3版.北京：高等教育出版社，2001.

［7］姜立東，姜雪松.Protel DXP原理圖與PCB設計［M］.北京：北京郵電大學出版社，2004.

［8］WAVECOM company.Q2406 and Q2426 Product Specification.Version001［Z］.2002.

［9］WAVECOM company.AT Commands Interface Guide.Version1.00［Z］.2001.

［10］WAVECOM company.AT commands for GPRS.Version 1.8［Z］.2002.

作者簡介

侯國成 男，1962年出生，天津薊縣人，工程碩士，大連市氣象局處長、高級工程師。研究方向為計算機網絡通信和JAVA企業應用。

楊宏業 男，1962年出生，呼和浩特人，教授，碩士生導師。研究方向為嵌入式軟硬件系統、車載導航及應急通信系統。

篇4

關鍵詞：起再生

曼徹斯持編碼

無線數據傳輸協議

中圖分類號；TN919.3

文獻標識碼：B

文章編號：1002-2422(2010)03-0130-03

1曼徹斯特編碼和超再生解調電路特點

曼徹斯特編碼是一種同步時鐘編碼技術。曼徹斯特編碼中。每一位的中間有跳變，即用從高到低跳變表示“1”，從低到高跳變表示“0”。(見圖1)。這種編碼方式的好處是，在位中間的跳變既是數據信息，也是時鐘信息，因而接收方可以通過對時鐘信息的提取消除傳輸長數據導致的積累誤差。另一方面，每位的跳變消除了直流分量，消除了數據傳輸中出現長高或長低的可能，避免了由于發送和接收機對直流量不敏感導致的電平自動翻轉。因而曼徹斯特編碼具有自同步能力和良好的抗干擾性能。

超再生解調電路在收音機中已有使用。最簡單的超再生解調電路只需1個三極管，電路簡單、成本低、功耗低、接收靈敏度高。但抗干擾能力差，性能不穩定，頻率點易飄移。

超再生解調電路的一個很大的特點是由于電路的高增益，在未收到信號時，受外界雜散噪聲和內部自身熱噪聲的干擾，會在輸出端產生一個特有的噪聲信號―超噪聲。超噪聲的頻率范圍在0.3-0.5kHz之間，且噪聲電平很高。在收到信號后，超噪聲會被抑制。

2通信系統結構

本協議所使用通信系統由發送模塊和接收模塊組成。發送模塊包括單片機、OOK調制電路和發射天線(見圖2)。接收模塊包括接收天線、超再生解調電路、單片機(見圖3)。

3通信協議設計

協議分3部分：數據(4.1)、同步信號頭(4.2)和引導序列(4.3)。

3，1數據編解碼

數據編碼采用曼徹斯特編碼。

信號的解碼是單位時間判斷上升或下降沿的過程。以每次延時t說明。

從第一位信號的1／4處開始檢測。每2t時間檢測一次，即每位信號檢測2次，檢測點分別在1／4和3／4處。比較兩次電平，并判斷是上升沿還是下降沿即可知是“0”還是“1”。(見圖4)

在強干擾環境下，可以把每位前后2t時間再均勻分成3段，每段檢測一次，取出現多的那個電平，有效消除突發干擾。

這里有兩個問題：

一是如何保持發送和接收的時鐘同步。兩片不由同一晶振提供時鐘的單片機時鐘頻率必然存在誤差。在程序編寫時固然可以通過設置延時函數中參數的大小來精確調節發送和接收時鐘使其在短時間內同步，但由于溫度等原因還是會造成時鐘頻率的偏移而產生積累誤差，這將使傳送長數據時在后期因同步問題不能夠正確解碼。

解決思路是接收端通過不斷提取發送端曼徹斯特碼中的時鐘信息讓程序自動跟蹤調整時鐘，使兩者保持同步。具體方法：首先確保單片機延時函數參數設置合理，使發送接收開始時幾乎同步。同時使延時函數中延時參數自適應，即在接收時每個電平檢測點延時t秒后(跳變沿附近)再檢測一次，如果這時檢測到的信號與檢測點電平一致，則說明延時時問不夠，延時函數中參數自動加一個小量使以后的延時時間略微加長；相反如果這時檢測到的信號與檢測點電平相反，則說明延時時間太長，延時函數中參數自動減一個小量使以后的延時時間略微縮短。

二是如何判斷第一位的開始。這需要同步信號頭。

3，2同步信號頭

為了判斷第一位的開始，發送方需要先發送一個同步信號向接收方表示第一位數據何時開始發送。由于曼徹斯特編碼每位反轉一次，最長的高(或低)電平時間為1位數據時間(即4t)，所以可以用大于1位數據時間的高(或低)電平來做同步信號。一般使用2-4位。太長的高(或低)電平發送和接收機都不敏感，容易自己反轉。

接收方檢測方法以3位長高為例。接收方檢測到高電平后，先延時時間t再檢測一次，以后每過2t時間檢測一次，如果包括第一次在內連續檢測到7個高電平，則同步成功，延時2t后開始接收實際數據。如果同步過程中出現低電平，則失敗，同步程序復位，前面積累的狀態清空，重新檢測同步信號。(見圖5)

同步信號頭的加入解決了第一位數據何時開始的問題，但是在超再生解調電路中這樣仍然無法正常傳輸數據一同步信號之前接收方檢測出的必須是低電平，否則將出現由同步信號變長導致的檢測點錯誤。這在無信號接收時會產生強噪聲的超再生接收機上是很容易出現的錯誤。因此需要再加入引導序列。

3，3引導序列

引導序列的作用有兩個：

一是提高接收端抗超噪聲干擾能力。如果不加入引導序列，又長又高的超噪聲與同步信號先后到達，就會引起同步信號頭變長，導致數據接收的失敗。(見圖6)。

二是確保實際數據在發送時編碼信道已穩定建立。實驗發現，信號發送與接收的穩定需要一定的時間。以發送方波為例，信號源產生一串占空比50％的方波模擬一串編碼后的“0”(或“1”)加在發送電路，并用雙蹤示波器在接收端觀察解調信號并與發送方波對比發現，在信號發送與接收的初始階段，解調出的方波占空比不為50％，這種偏差隨發送時間的增加逐漸消失，最后達到解調出的方波與原始信號波形一致而只存在一個相位差。(見圖7)

分析可知，方波不僅可以很好的與無規律的超噪聲區別開，且矩形波占空比是判斷編碼信道已穩定的很好依據。因此以方波為引導序列。

為了讓引導序列最好的體現實際數據接收的準確度，可以用脈寬、占空比與實際數據一樣的方波序列，即一串曼徹斯特編碼的“1”，其長度與電路性能和環境干擾的強弱有關。

接收方對引導序列的檢測與對實際數據的檢測一樣，僅第一次稍有區別。接收方以高電平到來處(即上跳沿)為起始，先延時t檢測一次，之后每次延時2t檢測。如果能連續檢測到N個(4-6個)“1”，說明編碼信道已穩定，能正確接收實際數據，接收方進入等待同步信號頭到來的狀態；如果中間出錯，說明信道還未穩定或是噪聲干擾嚴重，則檢測程序復位，前面積累的狀態清空，重新判斷引導序列。另外，為了不與同步信號重疊，引導序列的最后一個電平狀態須與同步信號電平相反。以N=3為例，(見圖8)。

4協議測試

(1)測試條件：用所述通信系統，發送、接收電路均用兩節1.5V干電池供電。發送頻率：12MHz：發送、接收天線：線圈天線：接收距離：1m：傳輸方式：半雙工。

(2)測試方法：主機用線性疊加方法產生0-255之間的偽隨機數序列，每次連續取4個偽隨機數為一組，順序記錄，并用所述協議方式發送，然后等待數據返回。從機用所述協議方式接收數據并記錄。全部接收完后用與主機相同方式順序發回接收到的數據，然后等待再次接收數據。

主機接收返回數據并與原數據對比，如果完全正確則發送下一組；如果錯誤則紀錄出錯數個數和所在位置，然后發送下一組；如果超時則紀錄超時一次，然后發送下一組。

用上述驗證方法發送2500組數據。

(3)驗證結果：錯誤數個數0，超時數0。

(4)誤碼率：優于10-4。

篇5

關鍵詞：無線網絡；TD-LTE；RFID；數據加密

作者簡介：張濤（1989—），男，四川內江，本科，工程師；研究方向：信息安全。

隨著互聯網技術的快速發展和進步，無線網絡也得到了極大的改進。目前已經誕生了4G，ZigBee，WiFi和Bluetooth等無線網絡技術。無線網絡因其組網簡單、接入方便、移動性強等特點，已經在移動蜂窩通信、無線局域網等領域得到了廣泛的應用，開發了許多移動通信軟件，比如高德地圖、手機銀行、移動證券管理系統等，這些系統在進行數據通信過程中，都需要采用無線網絡技術。無線網絡在為人們提供邏輯業務數據傳輸服務的過程中，也面臨著黑客、木馬、病毒等潛在的安全威脅，阻礙了無線網絡在人們通信過程中的普及速度，需要采用嚴格的數據傳輸加密技術，以防止數據遭到攻擊、篡改和破壞。

1無線網絡應用及安全問題分析

目前，無線網絡采用的技術包括4G移動通信技術、RFID技術、Bluetooth（藍牙）技術、ZigBee技術，能夠實現移動終端之間的數據傳輸。

（1）4G移動通信技術。4G移動通信采用新的TD-LTE技術和FDD-LTE技術。4G通信技術已經采用了多種高科技技術，比如能夠使用基于OFDM的多址接入方式，增強無線鏈路通信技術，采用高可靠性的軟件無線電技術和高效的調制解調技術，同時能夠實現智能天線分布和空時編碼通信技術，有效地提高了數據傳輸的速率，可以滿足視頻圖片、文字聲音的傳輸，能夠支撐強大的高速移動帶寬資源，已經成為主流的移動通信技術。

（2）RFID技術。RFID是一種無線射頻識別技術，這種技術可以有效地提高無線信號的傳輸、身份信息的驗證等，RFID在工作過程中可以為每一個物品提供唯一的編碼標識，采用無線傳感器網絡通信技術、射頻識別技術、無線寬帶網絡通信技術為基礎，以便能夠提高物品信息采集的關鍵功能，將其傳輸到無線應用軟件中，并且實現信息流的傳輸和共享。

（3）Bluetooth（藍牙）技術。Bluetooth（藍牙）技術是一種能夠支持智能手機、藍牙耳機、筆記本電腦、PDA等設備短距離通信的無線電技術。利用藍牙技術，眾多設備可以輕松連接在一起，不必構建復雜的線路架構，能夠簡化設備布局。藍牙技術采用短包技術、快跳頻、分散式網絡架構等核心技術，實現點對點、點對多點通信，數據傳輸速率高達1Mbps，并且采用分時全雙工傳輸方式進行通信。隨著無線通信技術的發展，已經開發了許多應用軟件，比如在公共安全事故現場，人們可以打開微信、微博、GPS等應用軟件，將事故現場的照片信息、地理位置等傳輸到應急管理中心，方便應急管理人員快速救援，保護人們的公共安全。驢媽媽、攜程網和途牛網等旅游管理軟件可以在旅客游覽時拍攝沿途的風景照片，并且在照片上顯示GPS位置信息和時間信息，以便驢友進行瀏覽、展示和互動。無線通信最重要的功能是傳輸語音數據，可以與人進行預約交流，或者編輯短信發送到接收方，處理個人事務。但是，由于無線網絡具有天生的脆弱性，沒有有線的網絡數據傳輸的安全性，因此非常容易造成傳輸數據遭到破壞，常見的無線網絡安全問題包括以下3個方面：

（1）無線網絡攻擊渠道多樣化。黑客技術也隨著計算機技術的發展不斷改進，無線網絡受到的攻擊來源也更加廣泛，不僅僅包括病毒和木馬，還有一些專業的黑客組織盜取用戶傳輸信息，以便獲取不正當的利益。另外，攻擊渠道的發起者不僅僅是傳統的PC，同時還包括Ipad、華為Mate、蘋果iPhone、三星galaxy等智能終端，傳輸的渠道更加多樣化，隱蔽性也更強。

（2）無線網絡安全威脅智能化。隨著移動計算、云計算和分布式計算技術的快速發展，網絡黑客制作的木馬和病毒隱藏周期更長，破壞的范圍更加廣泛，安全威脅日趨智能化，這些安全威脅能夠時刻監聽無線網絡傳輸的數據內容，從中截取、破壞、篡改數據，給人們帶來嚴重的損失，并且非常容易擴散到網上，侵害人們的隱私權、肖像權、名譽權。

2無線網絡數據傳輸加密技術

無線網絡數據傳輸加密技術包括有線等效加密（WEP）技術、WPA加密技術和WPA2加密技術，詳細描述如下：

（1）有線等效加密（WEP）技術。有線等效加密（WEP）技術是無線網絡一種專用的數據傳輸加密技術。WEP技術采用rsa數據安全公司研發的rc4數據加密算法，該算法能夠提供有線網絡傳輸的保護能力，客戶端接入數據無線網絡服務器獲取數據時，數據傳輸會采用一個共享的密鑰對數據進行加密，密鑰的長度包括40位到256位，密鑰越長需要耗費的解密時間就越長，因此可以對數據提供強大的保護功能。但是，隨著無線網絡技術的快速發展，WEP算法產生的密鑰具有可預測性，對于攻擊者來講，很容易截取和破解密鑰，存在嚴重的缺陷，已經逐漸被WPA代替。WEP技術在WiFi領域得到了廣泛的應用，有效地保護了WiFi數據傳輸的安全性。

（2）WPA加密技術。WPA加密技術在WEP技術的基礎上采用動態密鑰、消息完整性檢查機制、密鑰自動更新機制，可以有效解決WEP加密技術存在的缺陷。WPA加密技術的認證機制為802.1x+EAP，其可以通過第三方AAA服務器（Radius服務器）實施可擴展性認證協議，可以提升加密數據的破解難度。WPA在加密過程中采用“臨時密鑰完整性協議”（TKIP），這是一種新型的加密方法，其可以利用Radius服務器分發的密鑰對數據進行加密，并且密鑰的頭部增加至48位，增加了解密的難度。WPA為無線網絡用戶數據提供一個完善的認證機制，其可以根據用戶的認證結果決定是否允許用戶接入無線網絡，認證成功之后可以根據傳輸數據的大小選擇多種加密方式，并且對數據包進行MIC編碼，以便保證用戶數據信息不會被篡改。WPA技術不僅在WiFi領域，其在ZigBee自組織無線通信網絡、Bluetooth等都實現了數據的安全傳輸，提高了無線網絡數據傳輸的完善性。

（3）WPA2加密技術。WPA2數據傳輸加密技術采用更加高級的加密標準，即為AES標準，是一種特定的計數器模式。計數器加密模式可以為用戶提供更加完善的加密服務，取代了原有的有線對等保密算法，實現數據加密并且保護數據的完整性。WPA2在無線數據傳輸過程中，不僅支持企業無線局域網傳輸，同時可以在4G移動通信中加密數據，實現數據的安全傳輸，更有利于大范圍普及無線加密技術的安全性。

3結語

隨著移動通信的快速發展，人們已經進入了高速無線寬帶時期，通信傳輸速度的加快，必將帶動無線應用產業的快速發展。因此，更多的軟件開發公司研發智能應用終端，提高人們工作、生活和學習的便捷性。通信傳輸的頻繁需要采用更加嚴格的數據加密技術，對于保證數據不受到篡改、攻擊和盜竊，保證人們通信數據的安全性、完整性，確保無線網絡運行的安全性，具有重要的作用和意義。

參考文獻

[1]任東林.數據加密技術在計算機安全中的應用分析[J].無線互聯科技，2014（3）:99-99.

[2]馬擎宇,張東.基于AES和ECC的遙測數據加密技術研究與實現[J].艦船電子工程，2015（4）:78-81.

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【關鍵詞】無線傳輸功能 智能丙酮 氣敏傳感器

丙酮也稱作二甲基酮，是屬于飽和脂肪酮系列中最簡單形式的酮。無色的液體，有特殊氣味，能夠溶解于醋酸纖維與硝酸纖維，還能夠溶于乙醇和水等有機溶液。丙酮的用途很廣泛，常用作涂料和農藥的原材料，醫用領域也經常涉及。但丙酮也屬于易燃易爆的液體，和空氣相結合便迅速形成爆炸性的混合物。所以，在生產過程中一定要注意丙酮的保存，一旦泄露很容易發生安全事故。

由于丙酮的特殊性，現在普遍使用檢測丙酮氣體的傳感器，一般屬于廣譜型敏感器件，使用范圍較廣，在此基礎上研發一種無線傳輸功能的丙酮蒸汽傳感器有更高的應用價值。無線傳輸功能的丙酮氣敏傳感器不但應用于數據監控與反饋領域，還可以進行實時檢測。

一、氣敏薄膜的制備

實驗室實驗一般采用的是JCK一500E的磁控濺射儀進行薄膜的制備。在不同的溫度進行退火的樣品，丙酮氣體選擇性能和靈敏度也會有所不同并且在恢復的時間上也有差異。在700攝氏度退火處理工藝之后樣品對于丙酮氣體的選擇性有明顯的效果影響，但是對丙醇或者是究竟影響力會比較小。薄膜的靈敏度會很好的作用于丙酮氣體，可以達到57.368，恢復時間一般是2秒，此時的丙酮氣體的靈敏傳感器靈敏度可以表示為：s=R/Rs，式中：R，Rs分別代表元件在被測的氣體和空氣中的電阻值。

二、智能丙酮氣敏傳感器系統的電路設計

（一）傳感器系統的總體結構設計

智能丙酮氣敏傳感器系統的芯片是ARM，經過嚴格的采樣電路檢測氣體，在控制電路和無線傳輸，再經過顯示單元這一系列系統流程實現傳感器的功能。智能丙酮氣敏傳感器對氣體的濃度進行采樣，并將其發送到ARM芯片LPC2131，然后讀取A/D轉換值與氣體濃度的計算，并得出氣壓值。電壓值的傳輸形式主要是無線發送，接收端是通過接收模塊進行的，把無線數據發送到LPC213l芯片，LPC213l芯片經過信息處理再經過Pc機或者是LCD顯示傳給用戶。并且智能丙酮氣敏傳感器系統的無線接收電路均是采用了無線收發的模塊nRF905，nRF905是一種單片射頻收發器，無需客戶端對數據進行曼徹斯特編碼，收發模式是無線的數據發送，具有很高的可靠性，操作方便，被廣泛的應用到工業控制和消費電子等領域。

（二）采樣電路

智能丙酮氣敏傳感器無線接收流程內容是：丙酮氣敏傳感器上的敏感元件會感受到氣體的濃度變化，經過嚴格的測量電路，通過曲線的擬合會出現電壓信號的變化，在控制電路上將電壓信號經過一系列的串口發送到LPC213l芯片，芯片在接受完數據后通過SPI接口繼而發送給nRF905，nRF905會將數據的前面加上導碼與CRC代碼，并將數據包發送客戶端。在nRF905正確讀取數據之后，經過USART傳輸到LCD顯示或者是PC機器等外用設備上。

三、無線傳輸功能的智能丙酮氣敏傳感器軟件設計

在nRF905基礎上進行的智能丙酮氣敏傳感器設計不但在傳統的電路基礎上增加了低通濾波和電壓跟舶器的隔離電路，并能夠自動換擋，設計思路是改進傳統傳感器的不穩定性能與改善測量精度低的缺點，丙酮氣敏傳感器還可以通過軟件改進提高傳感器系統整體性能。硬件設計是測量裝置，軟件設計主要含有：中斷處理（服務）程序、層芯片驅動程序、無縵收發程序、監控程序和實現各種不同種類計算的功能性模塊。軟件的設計應該保持在ADS的集成開發的環境中獨立完成，并且根據EASYJTAG仿真器進行嚴格的系統調試。

無線傳輸功能的智能丙酮氣敏傳感器系統模塊軟件的設計通過nRF905的接受和發送功能實現的驅動程序，能夠有效準確的進行數據銜接，并且在傳感器驅動程序中可以自動設置初始化的各種參數值的變量，例如：靜態的變量、全局的變量和端口變量等，對軟件系統進行整體性的編譯，從而實現丙酮氣敏傳感器的數據采集的無線傳輸功能。

四、結束語

無線傳輸功能的智能丙酮氣敏傳感器的設計基礎是nRF905，它的功能不但可以進行丙酮和丙酮氣體濃度的準確測量，還可以檢測其阻值變化的范圍，電阻的測量精度可以達到±0 5%。在智能丙酮氣敏傳感器系統中結構設計簡單，并且具有很高的集成度，因此具有低消耗的特點。在操作上借助于ARM7內核作為MCU，使得傳感器的系統能夠更好的發揮擴展能力，并且發展前景也比較好，被廣泛的應用于無線測試和遠程顯示領域中。

參考文獻：

[1]潘國峰；何平；王其民；孫以材；高金雍.具有無線傳輸功能的智能丙酮氣敏傳感器[J].儀表技術與傳感器.2011（04-15）.

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【關鍵字】溫度；數據采集；無線傳輸；LCD；單片機

0 引言

本系統以STC單片機作為主控芯片，采用數字式溫度傳感器DS18B20，并利用其特有的單總線特性組成傳感器網絡，應用液晶LCD1602作為人機交互界面，在充分綜合分析藍牙、GPRS、GSM等無線數據傳輸方式的基礎上，針對有線的數據采集方式應用受到限制的場合，結合實際，并考慮到做成實物調試和開發難易程度等可行性問題上，確立了無線射頻收發一體芯片的解決方案，即利用基于nRF905芯片的無線收發模塊完成數據的接收與發送，再應用傳感技術，實現多點溫度數據采集。系統還預設溫度自動報警功能，能對溫度的實時監控起到預警作用。整個系統分為：（1）溫度數據采集和發送模塊；（2）溫度數據接收及顯示模塊兩部分；該系統的設計意義深遠，不僅在于能將數據采集與無線傳輸相結合，充分發揮了無線傳輸的優勢，而且能有比較廣泛的應用。

1 溫度數據采集與無線傳輸系統設計的總體設計

整個系統由溫度數據采集顯示和發送程序和溫度數據接收及顯示程序兩部分組成；

a溫度數據采集顯示與發送模塊是由溫度傳感器網絡DS18B20網絡、液晶屏LCD1602、nRF905無線收發模塊和主控芯片STC89C52RC組成；

b溫度數據接收及顯示模塊則是由基于nRF905的無線收發模塊和主控芯片STC89C52RC、液晶屏LCD1602構成。

2 溫度數據采集與無線傳輸硬件系統設計的硬件設計

2.1 系統電源電路

該模塊將市電經過變壓器變壓后，轉化為18V的交流電壓，利用LM7805轉壓芯片將18V的交流電轉化為5V直流電，為單片機等提供電源。LM317H將18V交流電轉化為3.3V直流電，以供無線射頻芯片使用。

2.2 單片機最小系統

單片機采用內時鐘方式，利用芯片內部振蕩電路，在引腳上外接定時元件，內部振蕩器便能產生自激蕩。定時元件采用的是12MHz的晶振和30pF的兩個電容組成的并聯諧振電路。

2.3 溫度數據采集

本系統為多點溫度采集，DS18B20支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55℃～+125℃，在-10～+85℃范圍內，精度為±0.5℃。現場溫度直接以“單總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。DS18B20采用外部供電方式，只需要用一個接口引腳就可以驅動多路DS18B20，本系統設計之初只采用4個溫度傳感器，如圖2所示。單片機通過讀取各個DS18B20的序列號，分別獲取溫度數據。

2.4 溫度數據顯示電路

LCD1602的引腳1接地，引腳2接5V電源，引腳3接電位器來調節顯示器的對比度，引腳4～14接單片機，引腳15接10K電阻來設置顯示器的亮度。

2.5 數據收發電路

VCC接3.3V電壓；μCLK為輸出時鐘，本系統中無需使用，懸空；CD為輸出，單片機不對其進行控制，懸空：GND接地；其它引腳和單片機相連，由單片機控制其發送數據或接收數據。

2.6 無線模塊芯片nRF905

nRF905芯片是挪威Nordic公司推出的單片射頻發射芯片，工作電壓為1.9-3.6V，32引腳QFN封裝，工作于433/868/915MHz三個ISM頻道，其由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器，一個功率放大器，一個晶體振蕩器和一個調節器組成。ShockBurst工作模式能夠自動產生前導碼和CRC，可以很容易通過SPI接口進行編程配置，電流消耗很低，在發射功率為+10dBm時，發射電流為30mA，接收電流為12.5mA。進入Powerdown模式可以很容易實現節電。圖3為基于nRF905的無線收發模塊電路圖：

3 溫度數據采集與無線傳輸硬件系統的軟件設計

系統采用C語言進行軟件設計，編程和調試環境為Keil 4，系統的軟件部分發送端、接收端主流程圖如圖4、圖5所示。

4 系統的整體性能調試

4.1 硬件性能的測試

按照本文的軟硬件最初設計思想，在連接好硬件實物之后，我們直接對整體實物進行測試，通過對代碼的精心改寫，使得最終的測試結果達到了滿意的效果：發送端的液晶屏能夠實時顯示溫度的變化，接收端的液晶屏溫度數值的顯示也能隨著發送端的變化而變化。

4.2 無線傳輸距離的測試

傳輸距離的測試分室外和室內兩種環境下進行。其中室外環境的測試在操場上進行，經測試在兩節點相距70米左右時仍然能進行正常通信，但是在通信距離超過150米左右時發生通信中斷的現象。室內環境測試，由于障礙物的存在，節點通信的距離下降十分明顯，在不需要穿墻時的通信距離在65米左右，穿兩堵墻時的通信距離在50米左右。

5 結束語

本系統以C51單片機為主控芯片，通過DS18B20溫度傳感器采集溫度數據，并利用nRF905無線傳輸模塊和液晶屏1602進行數據的無線收發和顯示。通過對軟件代碼的精心修改使得最終的系統調試獲得滿意的結果，達到了最終的設計目的。

【參考文獻】

[1]黃賢武.傳感器原理與應用[J].電子科技大學出版社，2006.

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引言

能用分組無線業務GPRS（General Packet Radio Service）是在現有的GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。基于這種業務的各種應用也蓬勃發展起來。以GSM網絡作為數據無線傳輸網絡，可以開發出多種前景極其樂觀的各類應用，如無線數據的雙向傳送、無線遠程檢測和控制等。典型的應用有：工業控制、環境保護、道路交通、商務金融、移動辦公、零售服務等等。

GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，需不需要利用電路交換模式的網絡資源；從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務，特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。

本文設計的GPRS無線通信控制器（以下簡稱控制器），內嵌了TCP/IP協議棧，采用工業級的GPRS模塊；適用于主機沒有TCP/IP協議棧，但使用串口通信的情況，例如單片機數據采集傳輸系統。

1 GPRS網絡數據的收發

終端設備通過串行方式接到控制器上并與GSM基站通道，但與電路交換或數據呼叫不同。GPRS數據分組是從基站發送到SGSN節點，而不是通過移動交換中心MSC連接到語音網絡上。SGSN與網關支持節點GGSM進行通信。GGSN對分組數據進行相應的處理，再發送到目的網絡，如Internet或X.25網絡，見圖1。來自Internet、標識有移動臺地址的IP包，由GGSN接收，再轉發到SGSN，繼而傳送到移動臺上。

控制器工作時，用戶上位系統向控制器發送工作指令和數據，數據由IP模塊進行了TCP/IP協議轉換，打成IP數據包，再由MC35模塊以GPRS數據包的形式發送到SGSN。

由于GPRS網絡工作方式是以IP地址導址為基礎的，所以目標服務器端并非接入控制器與終端設備進行連接，只需要簡單接入Internet，并具備公網分配的IP地址即可。同時，因為GPRS終端產品本身由網絡提供商動態地分配IP地址，在未進入連接待機狀態時，其本身是不具備IP地址的（在連接中，模塊的IP地址為移動骨干網內局域網IP，無法被公網服務器解析，動態分配的制度使獲取比IP地址無意義）。因此在服務器與終端尚未建立連接前，目標服務器難以（可將短信轉換為命令內容）對終端設備及控制器進行控制。必須先將控制器進行相應初始化，并由設備終端主動向服務器發送數據，進行連接。

2 控制器內部的硬件實現

控制器內部由四部分構成：嵌入TCP/IP的單片機系統、MC35模塊、電源部分和外部接口部分。

在設計時，考慮到雙串口性能和高速的全靜態CMOS設計，嵌入式單片機系統選用臺灣Winbond的W77E58芯片作為MCU模塊的處理器芯片。它是高速的、與MCS-51指令兼容的、沒有多余指令周期的微控制器，在相同時鐘頻率下，運行同樣的指令要比傳統的8051快1.5～3.0倍。它完全是靜態CMOS設計，工作電壓為4.5V～5.5V，有32KB的片內程序ROM，內部有1KB SRAM，最高時鐘頻率可達40MHz；有雙指針、雙串口，13個中斷源，3個16位定時器。單片機W77E58通過串口1直接與MC35模塊相連接，完成對MC35模塊的初始化和基于GPRS業務的數據收發功能；同時串口2擴展MAX232標準串口與其它嵌入式系統或PC機進行數據交換。圖2是系統的硬件框圖。

MC35模塊是西門子公司生產的GSM雙頻GSM900/GSM1800無線模塊。它支持2種操作模式：一種是電路交換數據模式CSD，支持語音、數據、SMS和FAX業務；一種是分組交換模式GPRS，采用多時隙，支持CS1-CS4編碼。兩者最大的區別是，GPRS傳輸數據時不需要再撥號。2種模式的選擇通過AT指令來實現。MC35模塊提供40線的ZIF接口方式。

電源部分為單片機系統和GPRS模塊提供合適的電源。外部接口部分包括一個8腳數據接口、SMA（射頻同軸連接器）天線接口、SIM（Subscriber Identity Module，用戶識別）卡座接口。表1是各引腳的詳細說明。

表1 外部接口引腳說明

功能 名稱 引腳號 I/O 信號電平 注  釋 強制復位RST1I/O當模塊處于空閑或數據傳輸狀態時，該引腳下拉至0.45V以下（需至少0.1mA的下拉能力），持續3.5s可使系統復位。該引腳同時還作為系統看門狗信號輸出，可據此監視系統工作狀態fout,min=0.16Hz fout,max=1.53Hz正常情況下，該引腳處于看門狗信號輸出狀態并且輸出電流很微弱（0.01mA），因此必須使其處于高阻狀態；不得有外部上下拉電路RS232 RXD 2 I 該組引腳系標準RS232電平信號，可直接與PC機連接 如果連接PC機上Internet網，則需要使用CTS和RTS，其它通信方式示不需要這兩個引腳 TxD 3 O CTS 4 O RTS 5 I SGGND 8 0 SGGND是RS232信號地，在模塊內部與GND相連 RS485 A 6 I/O 該組引腳系標準RS485電平信號，模塊內部已加120匹配電阻 模塊內部光電隔離電路 B 7 為使控制器運行穩定可靠，對其看門狗電路進行了精心設計。

3 控制器的軟件接口

在本設計中，需要利用TCP/IP協議來完成GPRS業務數據的打包和解包。由于W77E58資源有限，怎樣在有限的資源上完成必需的功能，就是嵌入式TCP/IP協議實現的關系所在，也就是合理地簡化協議。

TCP/IP協議是一個為廣域網（WAN）設計的標準協議套件，可以用一個分成四個層次的模型來描述：數據鏈路層、互聯網層、傳輸層和應用層。其分層模型及協議如表2所列。

表2 TCP/IP協議結構

應用層 HTTP、Telnet、FIT、SMTP、SNMP 傳輸層 TCP、UDP 互聯網層 IP、ARP、RARP、ICMP、IGMP 數據鏈路層 Ethernet、X.25、SLIP、PPP 應用層（application）負責處理特定的應用程序細節，在本系統中只實現HTTP協議。

傳輸層（transport）主要為2臺主機上的應用程序提供端到端的通信。TCP協議是為2臺主機提供高可靠性的數據通信，這里采用TCP傳輸控制協議。

互聯網層（Internet）的功能是尋址、定址、數據打包和安排路徑。Internet所有的數據都以IP數據報格式傳輸，其最大特別是提供不可靠的和無連接的數據包傳送服務。在GPRS業務中，每一次鏈接都會具體分配一個IP地址，因此用ARP/RARP協議完成IP地址與物理地址的映射（即地址解析），用ICMP協議判斷網絡是否連通。

數據鏈路層（link）的任務是把要發出的幀送到線路中去，把要接收的幀從線路中取出來。GPRS業務是采用IP Over PPP實現數據終端的接入。這部分功能由單片機控制MC35模塊，采用PPP協議實現。

數據打包處理程序處理數據時，每一層都把自己的信息添加到一個數據頭中，而這個數據頭又被下一層的協議包裝到數據體之中。數據解包處理程序接收到GPRS數據時，把相應的數據頭剝離，并把數據包的其余部分當作數據體對待。

在應用要求高的場合，通常需要支持完事的TCP/IP協議族，而在嵌入式系統中也是可以做到的；但是，考慮到成本和具體的應用場合，沒有必要包括所有的TCP/IP協議族。可以看到，采用TCP/IP協議需要對它進行合理的裁剪，以滿足小ROM系統的情況。

系統在利用MC35模塊的GPRS業務瀏覽HTTP等功能之前，必須先激活GPRS網的PDP連接。單片機通過正確的AT指令和GPRS命令集對MC35模塊進行初始化和數據的接收發送，其工作流程如圖3所示。

單片機上電復位后，首先對MAX232進行初始化，完成與外接模塊協商處理，如波特率、是否有奇偶校驗等。接著，通過串口1對MC35模塊進行初始化，檢查諸如SIM卡情況、GPRS網絡覆蓋情況、信號情況等。接下來，進行中斷掃描，監控是否有數據到來。有關數據時，如果是外部數據，就啟動數據打包處理過程；如果是GPRS數據，就啟動數據解包處理過程。如果沒有數據，系統則進入節電模式。在數據打包處理過程中，如果檢測到系統的信號不好，網絡連接不暢通，或者不是GPRS網絡覆蓋區，將進行數據發送緩存處理，同時將數據放進發送隊列等待發送。

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1、最遠有效傳輸距離為100米。

2、請注意，這里的傳輸距離指的是最大速率的情況，比如100M，如果將速率下降到10M，傳輸距離通常可以延長到150-200米(視網線質量而定)。所以PoE供電傳輸距離并不是由PoE技術來決定的，而是由網線類別和質量決定。

3、雖然實際施工中，質量較好的網線能夠突破100米距離的限制，設備也能夠正常工作，但這種做法并不值得推薦。因為有的潛在問題并不會立即呈現，而是隨著時間推移慢慢出現，這會造成后續維護問題。

（來源：文章屋網 ）

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關鍵詞：無線傳感器網絡；數據隱私；保護技術

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.119

無線傳感器網絡是現代社會上應用十分廣泛的一種現代化信息技術，在社會上很多領域內均有著十分廣泛的應用，對當前社會進一步發展具有很多推動作用。然而，在無線傳感器網絡實際應用過程中，會有數據隱私安全隱患存在，影響數據安全性及該技術應用效果。所以，在無線傳感器網絡實際應用過程中，十分重要的一項任務就是對數據隱私加強保護，而為能夠使這一目標實現，必須要了解并掌握相關數據隱私保護技術。

1 無線傳感器網絡應用中相關數據隱私安全隱患分析

首先，在采集數據過重存在隱私安全隱患。在無線傳感器網絡實際應用過程中，對于每個相關節點而言，其所對應環境均表現出開放性特點，因而很容易被高仿節點病毒攻擊。通常情況下，攻擊人員都是仿造傳感器節點，從而在整個網絡中傳播病毒，導致網絡數據真實性在很大程度上降低，情況較嚴重者還會造成網絡出現癱瘓，最終所造成結果就是所獲得數據可信度比較低。另外，攻擊者會在WSN中隱藏一些非法節點，從而可獲取一些其它節點數據，進而可將網絡數據隱私竊取。

其次，在傳輸數據過程中存在隱私安全隱患。對于無線傳感器中節點而言，在實際傳輸數據過程中，有些數據的敏感性相對而言比較高，這些數據受到攻擊風險相對而言也比較高，常見攻擊類型主要包括竊聽以及流量分析等方面。對于網絡中所存在數據隱私而言，竊聽攻擊方式比較明顯，若在通信流量中包含傳感器網絡所配置相關控制信息，相比于特定服務器而言，其所竊聽信息的全面性以及詳細性也就更強。而對于流量分析攻擊方式而言，也需要對竊聽方法進行運用，通過進行分析及識別，可獲取特殊數據節點中相關數據，從而達到數據隱私竊取目的。

第三，在查詢以及融合數據中存在隱私安全隱患。對于雙層無線傳感器網絡而言，其所包含的一些高資源節點同樣可能會受到攻擊及獲取，這樣一來，獲取者便能蚨醞絡中相關數據進行查詢，最終泄露隱私。在數據融合過程中，往往會將數據中國比較冗雜的一些內容去除，通過對數據進行篩選，然后向終端傳送，這種方式雖然能夠使服務器壓力降低，使網路壽命延長，然而在該過程中這些聚集融合信息節點可能會被俘獲，導致泄露隱私數據[1-2]。

2 無線傳感器網絡數據隱私相關保護技術

2.1 數據融合隱私保護技術分析

對于數據融合信息保護技術而言，其另外一種叫法就是CDA算法。對于該算法而言，其主要作用就是能夠使中間節點有效融合相關數據，這樣一來可使數據傳輸過程中所應用節點得以有效減少，從而可使數據傳輸風險得以較大程度降低。該方法主要是利用同態化加密方式，從而使網路數據各個端加密得以實現，即中間節點不需要對數據進行解密，便可對已加密相關數據實行聚合，可有效防治中間節點在解密數據過程中出現數據隱私泄露情況。然而，該方法也有一定局限性存在，具體表現就是基站節點僅僅能得到最終融合結果，對于原始數據無法實行細致推算，因此需要不斷升級及研發保密技術，從而使其局限性得以彌補。

2.2 應用分片技術保護

對于該技術而言，其所指的就是對原始數據實行分片，在此基礎上可加密路由至目的節點。在實際運用過程中，該技術主要包括三個方面內容，即分片、混合以及聚合。其中，分節就是源節點可先選擇無線傳感器網絡中的幾個節點，并且要使節點集得以形成，然后對自身隱私信息數據進行劃分，使其成為幾個小數據，在此基礎上，對于分片加密之后數據而言，要將其向節點集發送。混合就是在某個節點將分片數據信息接收之后，通過解密共享秘鑰內相關數據，之后使源節點來源不同的數據實現相加，從而使混合任務能夠得以實現。最后就是將所有節點相關數據相加，最終實現數據聚合。在數據聚合過程中，通常情況下只能將中間節點中相關分片數據獲取，而無法獲取所有原始數據，這樣一來便能夠對數據隱私進行較好保護。

2.3 盲目簽名保護法

該方法所指的就是通過對盲目簽名技術進行應用，從而較好加密保護無線傳感器網絡中相關數據，該技術主要是在具備數據訪問功能網絡節點中進行有效運用，通過使數據安全等級以及訪問權限得以提升，從而可添加獨特令牌，在用戶使用過程中必須要對其安全性實行系統驗證，在驗證通過之后才能夠對數據實行訪問，從而可在很大程度上防止數據被盜竊。另外，可對DP2AC算法進行運用，從而可對訪問數據進行隱私控制，從而可較好防治數據被竊取，可使數據隱私安全性得以很大程度提升[2-3]。

3 結語

在無線傳感器網絡實際應用過程中，對數據隱私進行保護屬于十分重要的內容，可在很大程度上提升數據安全性，可使傳感器網絡得以更好應用。因此，在實際應用過程中，應當對所存在數據隱私安全隱患進行充分分析，在此技術上選擇科學有效保護技術對數據隱私實行保護，以增強數據安全性。

參考文獻：

[1]范永健，陳紅，張曉瑩.無線傳感器網絡數據隱私保護技術[J]. 計算機學報，2012（06）.