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篇1:S3C2410X在无线宽带通信网中的应用
摘要:介绍一款基于ARM920T核的嵌入式微处理器--S3C2410X,利用它的建一个嵌入式系统,实现无线宽度通信的功能,满足目前人们对于无线宽带通信的嵌入式多方面需要。
关键词:无线宽带通信嵌入式系统S3C2410X
篇2:S3C2410X在无线宽带通信网中的应用
自IEEE802工作组制定了802-11无线局域网标准,基于WLAN技术的无线宽带通信得到了迅速发展。在短短的六年发展历程中,WI.AN技术不断地发展和成熟,先后推出了802.]lb/a/g协议。基于802.11b协议的无线局域网,工作在2.4GHz频段,采用CCK调制技术,最高数据传输速率能够达到1]Mbps。基于802.1la协议的无线局域网,工作在5GHz频段,采用OFDM调制技术。使数据的传输速率可高达54Mbps。802.116协议结合802.1h和802.11b的优点,工作在2.4GHz频段,采用OFDM调制技术,具有与802.1la标准相同的速率。为了解决通信设备在三个刁;同标准的无线网络间的兼容问题。现已有几家公司提供了IEEE802.11a/b/g的双频多模的解决方案。802.11e和802.1¨标准即将出炉。这两个标准将分别解决目前WI上N突出的两个问题:QoS和网络安全。Intel公司将迅驰技术成功地应用到笔记本上,人们可以通过WLAN技术轻松地进行无线宽带上网。然而人们对WLAN技术的应用不仅仅局限于通用的PC机或笔记本的无线联网,嵌入式系统整合WLAN技术实现无线宽带通信成为今后应用的热点。例由无线数字机顶盒、计算机、无线网关等构成的家庭无线网络,嵌入式手持移动终端和工业控制现场无线设备等。近年来,嵌入式微处理器性能的大力提高,基于嵌入式系统的无线宽带通信模块不仅能实现数据传输,而且还能够满足人们对于多媒体通信的需求。在这里,利用一款基于ARM920T内核的微处理器S3C2410X构建一个嵌入式系统完成无线宽带通信的功能。
2S3C2410X嵌入式处理器
S3C2410是韩国三星电子公司最近推出的一款基于ARM9201'内核的16/32位RISC・嵌入式微处理器。该处理器主要面向手持式设备以及高性价比、低功耗的应用。图l为ABNl920T的结构框图,图2为S3C2410X在内核外所集成资源的功能框图[1]。
ARM920T核由ARM9TDMI、存储管理单元MMU和高速缓存三部分组成。其中,MMU可以管理虚拟内存,高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM920T有两个内部协处理器:CPl4和CPl5。CPl4用于调试控制,CPl5用:于存储系统控制以及测试控制。S3C2410X集成了一个LCD控制器(支持STN和TFT带有触摸屏的液晶显示屏)、SDRAM控制器、3个通道的UABT、4个通道的DMA、4个具有PWM功能的计时器和一个内部时钟、8通道的10位ADC。S3C2410还有很多丰富的外部接口,例如触摸屏接口、12(2总线接口、阳总线接口、两个USB主机接口、一个USB设备接口、两个SPI接口、SD接口和MMC卡接口。在时钟方面S3C2410X也有突出的特点,该芯片集成了一个具有日历功能的RTC和具有PLL(MPLL和UPLL)的芯片时钟发生器。MPLL产生主时钟,能够使处理器工作频率最高达到203MHz。这个工作频率能够使处理器轻松运行WinCE、Linux等操作系统以及进行较为复杂的信息处理。UPLL产生实现主从USB功能的时钟。
S3C2410X将系统的存储空间分成8个bank,每个bank的大小是128M字节,共1G字节。bsnk0到bank5的开始地址是固定的,用于ROM或SRAM。bank6和bank7用于ROM、SRAM或SDRAM,这两个bank可编程,且大小相同。bank7的开始地址是bank6的结束地址,灵活可变。所有内存块的访问周期都可编程,外部Wait扩展了访问周期。S3C2410X采用nGCS[7:0]8个通用片选线选择8个bank区。
S3C2410X支持NAND闪存Boot10ad,NAND闪存具有容量大、比NOR闪存更具竞争力的价格等特点,系统采用NAND闪存与SDRAM组合,可以获得非常高的性价比。S3C2410X具有三种boot方式,由OM[l:0]管脚选择:00时处理器从NAND闪存boot;01时从16位宽的ROMbOOt;10时从32位宽ROMboot。用户将boofload代码和操作系统镜像放在外部的NAND闪存,采用NAND闪存boot。处理器上电复位时,通过内置的NAND闪存访问控制接口将bootload代码自动加载到内部的4KBSRAM(此时该SRAM定位于起始地址空间0x00000000)并且运行,在bootSRAM运行的boodoad程序将操作系统的镜像加载到SDRAM,之后操作系统就能够在SDRAM运行。启动完毕后,4KBbootSRAM就可以用于其他用途。如果从其他方式boot,bootROM就要故定位于内存的起始地址空间Ox00000000,处理器直接在ROM上运行boot程序,比耐4KBbootSRAM被定位于内存地址0x40000000处。
S3C24lOX对于片内的各个部件采用了独立的电源供给:内核采用1.8V供电;存储单元采用3.3V独立供电,对于一般$DRAbl可以采用3.3V,对于移动SDRAM可以采用VDD等于1。8/2.5V,VDDQ等于3.0/3.3V;I/O采用独立3.3V供电[1]。
图2
3系统硬件平台
利用S3C2410X出色的内核性能和丰富的外部接口构造一个嵌入式系统平台,用于嵌人式无线宽带通信。图3是该系统的硬件框图。
在这个嵌入式硬件平台中,主CPU是SAMSUNG公司的S3C2410X。作为boot的NAND闪存是SAMSUNG公司的SmartMedia卡。根据应用中对于容量的需求可以选用K9S1208VOM,容量为64MB,或者K9D1G08,容量为128MB。
SmartMedia卡为大容量的固态存储提供了相当高的性价比。它按照页进行自动编程,每一页大小为528个字节,编程的典型时间为.ts;擦除则按照块进行,每一块的大小为16K字节,典型的擦除时间为2ms。它在页面中读取单个数据的时间为50ns。SmartMedia卡总共只'有22个引脚,8根I/0口线、读写控制线和电源线。I/0口是地址、命令输入和数据输出输人的复用端口。SmanMedia卡还提供了ECC错误纠正码,实现坏区检测以及实时映射,这样它具有高达10万次的编程/擦除周期,数据保存长达。S3C2410X专门有NAND闪存的接口,所以在硬件上SmartMedia卡直接与这个接口相连。在这个平台中,SmartMedia卡可以被用作装载操作系统镜像以及大容量的数据存储。
SDRAM被用来运行操作系统以及各类数据的缓存,可采用三星、现代等厂家的产品。这里采用SAMSUNG公司的K4S561632C,它是4Mxl6bitx4bank的同步DRAM,容量为32MB。用2片K4S561632C,实现位扩展,使数据总线宽度为32bit,总容量为64MB,它的地址空间映射在S3C2410的bank6。
NORFLASH采用AMD公司的AM29LV800B,容量为1MB。其工作电压可在2.7V到3.6V之间,访问时间为70ns,可以作为bootRON[Flash。与其它的Flash不同的是它具有灵活的页面结构,一个16K字节页,2个8K字节页,一个32K字节页和L5个64K字节页。至于它的读写和擦除操作与一般的线性闪存没有区别。在这里AMD闪存主要用于前期的调试和操作系统的下载。
因为S3C2410X本身没有PCMCIA接口,所以为了连接PCMCIA接口的无线网卡,必须采用一个专用的芯片作为转接。在这里,采用Intel公司生产的[SA-TO-PC-Card控制器--PD6710。PD6710能够控制一个PC-Card插槽,兼容PC卡标准、PCMCDk2.1和JEIDA4,1。PD6710采用有效功率和混合电压技术减少系统的功耗,同时该芯片具有软控制挂起模式和硬件超级挂起模式实现低功耗的控制。该芯片采用82365SL兼容的寄存器组,具有5个可编程的存储区和两个可编程的I/O区。PD6710与S3C2410X连接端采用8位或16位的类ISA系统总线(这里采用16位的系统总线),与无线网卡连接端采用8位或16位PC卡总线接口。无线网卡是802.11b标准,这个标准应用最广泛,而且各大公司的产品都提供了现成的驱动程序。随着USB接口的广泛应用,市中已有USB接口的无线网卡,S3C2410X集成了USB主机接口,可与USB接口的无线网卡直接相连。如果想使用CF卡接口的无线网卡,只需找一个CF-PCMCIA适配器就能完成转接。
在这个平台里,采用CS8900网卡芯片实现与以太网的连接,FPGA采用Xilinx公司的SpartanXL系列产品,根据功能要求可以选用XCS40XL型号,使可用门数目高达40K。利用SpartanXL系列器件里的RAM可以实现高速的FIFO或者利用其灵活的可编程性,可以作为这个平台与外部其他功能模块的通用接口。例如需要进行多媒体数据的`处理时,可以外加一个DSP来完成,这样S3C2410X就可以通过FPGA实现高速FIFO与DSP的数据交换。
至于人机接口方面的设计,笔者使用SAMSUNG公司的3.5英寸TFTLCD,并带有触摸屏。输入则采用PDA常用的软键盘。
4软件平台及系统开发
S3C2410X集成了内存管理单元,因此能够嵌人多种主流操作系统,包括Windo~'sCE、Linux、VxWorks等。在这个系统中,选用WindowsCE嵌入式操作系统。对于已经熟悉Windows环境的应用程序开发者来说,WindowsCE提供了友好熟悉的开发环境?如MicrosoftWin32APl、ActiveX控件、消息队列、COM接口、ATL和MFC,而且有很多Windows成功的程序可以移植到WindowsCE中去,大大提高了开发的效率。WindowsCE嵌入式操作系统能够给用户提供熟悉和操作方便的GUI。
WinCE开发平台由两部分组成:PlatformBuilder和软件开发包SDK(EmbeddedVisualC++和EmbeddedVi-suslBasic)。PlatformBuilder用来定制操作系统,SDK则用来开发应用程序。整个WindowsCE系统由三部分组成:应用程序、WinCE各个部件和OEM层。OEM层接口又包括OEM适配层、本地驱动和流接口驱动。定制操作系统的步骤如下:(1)编写板基支持包BSP(包括OEM适配层OAL和硬件驱动);(2)裁减和配置操作系统的各个部件,并修改相应的配置文件;(3)编译Kemal、组件和BSP,生成操作系统镜像文件;(4)将镜像文件下载到目标设备上,进行调试。定制完操作系统后,在PlatformBuffder里导出SDK,就可以在EmbeddedVisualC++或EmbeddedVisualBasic环境下针对平台开发应用程序[2]。
操作系统定制完后,就要将它下载到目标设备上。常用的方法有以下几种:通过JTAC接口下载、EBOOT下载、USB下载、串口下载。后面三种下载方法都要先通过JTAC接口将相应的监控程序下载到nash中,然后CPU从Flash启动。因为S3C2410X集成了一个从USB接口,因此在没有以太网的情况下,通过USB下载特别方便,而且下载速度远远大于串口下载。在实际的系统开发中,利用JTAC调试器将USB监控程序编程到AMD闪存,然后让S3C2410X从AMD闪存boot。主机运行SAMSUNG公司提供的DNW程序,利用串口进行信息交互,通过USB将BootLoader和操作系统镜像下载到SDRAM中,然后通过USB下载一个NAND闪存的写程序到SDRAM并运行,将SDRAM中的BootLoader和操作
系统镜像写到SmartMedia卡中。下载完毕后,改变boot方法,让S3C2410X从SmartMedia卡开始boot,操作系统即能在平台中运行起来了。
一旦操作系统装载完后,就可以通过MicrosoftActiveSvnc安装无线网卡的驱动程序和相应的应用程序了。为了避免掉电后重新安装无线网卡驱动程序,可以将驱动程序直接打包在操作系统中。为了避免每次开机时IP地址的重新设置,利用块设备进行永久注册表存储。在具体实现中,WinCE提供RegCop),File函数保存注册表信息和RegRestoreFile函数加载注册表信息。如果在一个无线宽带网络中,存在一个DHCP服务器,那么这个嵌人式系统可以通过DHCP动态获得IP地址,解决了在没有人机接口的情况下设置IP地址的问题,因为WinCE集成了TCP/IP协议!所以直接利用操作系统所提供的Socket接口开发各类无线网络应用程序[3]。
5应用
基于S3C2410X的无线宽带通信模块可被广泛地应用到WLAN网络中的各类移动终端,实现数据和多媒体的传输。图4为该模块在WLAN中应用示意图。AP为无线接人点,MT为基于S3C2410X的现场无线通信移动终端,它们之间通过802.11b-~y议进行无线通信。DS为分布式系统,AP通过它进行通信。一般AP与有线网络相连,这样MT不仅可以相互通信,而且还能与有线网络实现数据传输。
这个嵌人式模块集成丰富的接口,不仅可以实现有线网络和无线网络的无缝连接,而且如果附加一个CCD摄像头和一个DSP处理模块就可以实现图像的无线监控。目前,该模块已经在现场总线无线通信中得到了应用。
篇3:S3C2410X在无线宽带通信网中的应用
S3C2410X在无线宽带通信网中的应用
摘要:介绍一款基于ARM920T核的嵌入式微处理器--S3C2410X,利用它的建一个嵌入式系统,实现无线宽度通信的功能,满足目前人们对于无线宽带通信的嵌入式多方面需要。关键词:无线宽带通信 嵌入式系统 S3C2410X
1 无线宽带通信简介
自19IEEE802工作组制定了802-11无线局域网标准,基于WLAN技术的无线宽带通信得到了迅速发展。在短短的六年发展历程中,WI.AN技术不断地发展和成熟,先后推出了802.]lb/a/g协议。基于802.11b协议的'无线局域网,工作在2.4GHz频段,采用CCK调制技术,最高数据传输速率能够达到1]Mbps。基于802.1la协议的无线局域网,工作在5GHz频段,采用OFDM调制技术。使数据的传输速率可高达54Mbps。802.116协议结合802.1h和802.11b的优点,工作在2.4GHz频段,采用OFDM调制技术,具有与802.1la标准相同的速率。为了解决通信设备在三个刁;同标准的无线网络间的兼容问题。现已有几家公司提供了IEEE802.11a/b/g的双频多模的解决方案。802.11e和802.1¨标准即将出炉。这两个标准将分别解决目前WI上N突出的两个问题:QoS和网络安全。Intel公司将迅驰技术成功地应用到笔记本上,人们可以通过WLAN技术轻松地进行无线宽带上网。然而人们对WLAN技术的应用不仅仅局限于通用的PC机或笔记本的无线联网,嵌入式系统整合WLAN技术实现无线宽带通信成为今后应用的热点。例由无线数字机顶盒、计算机、无线网关等构成的家庭无线网络,嵌入式手持移动终端和工业控制现场无线设备等。近年来,嵌入式微处理器性能的大力提高,基于嵌入式系统的无线宽带通信模块不仅能实现数据传输,而且还能够满足人们对于多媒体通信的需求。在这里,利用一款基于ARM920T 内核的微处理器S3C2410X构建一个嵌入式系统完成无线宽带通信的功能。
2 S3C2410X嵌入式处理器
S3C2410是韩国三星电子公司最近推出的一款基于ARM9201'内核的16/32位RISC・嵌入式微处理器。该处理器主要面向手持式设备以及高性价比、低功耗的应用。图l为ABNl920T的结构框图,图2为S3C2410X在内核外所集成资源的功能框图[1]。
ARM920T核由ARM9TDMI、存储管理单元MMU和高速缓存三部分组成。其中,MMU可以管理虚拟内存,高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM920T有两个内部协处理器:CPl4和CPl5。CPl4用于调试控制,CPl5用:于存储系统控制以及测试控制。S3C2410X集成了一个LCD控制器(支持STN和TFT带有触摸屏的液晶显示屏)、SDRAM控制器、3个通道的UABT、4个通道的DMA、4个具有PWM功能的计时器和一个内部时钟、8通道的10位ADC。S3C2410还有很多丰富的外部接口,例如触摸屏接口、12(2总线接口、阳总线接口、两个USB主机接口、一个USB设备接口、两个SPI接口、SD接口和MMC卡接口。在时钟方面S3C2410X也有突出的特点,该芯片集成了一个具有日历功能的RTC和具有PLL(MPLL和UPL
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篇4:突发解调器STEL-9257在宽带无线接入系统中的应用
摘要:对突发解调器STEL-9257的结构和功能作了较详细的介绍,并给出了它在点对多点宽带无线接入系统中的应用实例。在该系统中使用STEL-9257作为基站的上行突发解调器,实现了差分QPSK信号的突发解调。
关键词:数字微波传输 QPSK解调 突发解调 差分解调
1 STEL-9257简介
在宽带无线接入系统中,经常使用基站到用户站模式的点对多点TDMA方式。此时,上行数据(由用户站到基站)采用突发数据包的方式。为了提高频谱利用率,一方面采用某些调制效率比较高的调制方式(如QPSK、16QAM等)提高每个符号传输的比特数;另一方面,要求基站的解调具同步时间短、突发包之间保护间隔时间短的特性,以减少冗余比特,进一步提高频谱利用率。基站的突发解高性能常常直接决定了点对多点宽带无线接入系统的上行传输速率。另外,由于现今宽带无线接入系统中多种不同业务同时传输的要求,使得用户站的带宽分配(TDMA系统中即为时隙分配)不能再采用固定带宽分配方法,而要求根据用户的实际需求动态分配带宽。这就要求基站的突发解调能够随着用户站的带宽(时隙)分配的变化这次时解调不同长度突发包。
图1 STEL-9257内部结构
STEL-9257是一款能很好满足以上要求的差分QPSK突发解调器,与IEEE802.14、MCNS和DAVIC解标准兼容,可直接输入5MHz~65MHz中频信号,解调速率最高可达5.12Mbps。STEL-9257采用固定前置码(4种,长度为14或16个码元周期),大大缩短了同步的时间并节省了独特字所需的系统开销。STEL-9257所要求的突发包之间保护间隔最小为4个码元周期(当采用可变长度突发包模式时为11个码元周期)。
2 STEL-9257的内部结构
图1为STEL-9257的内部结构,主要由变频模块、解调模块和微处理器模块组成。
(1)变频模块
变频模块将输入STEL-9257的载频为5MHz~65MHz的中频信号下变频后再通过声表面滤波器滤波输入解调模块。
(2)解调模块
解调模块由四部分功能电路组成:数字处理电路、解调制电路、同步和估计电路以及时钟和控制电路。
(本网网收集整理)
数字处理电路首先对输入的模拟信号进行采样,再对数字采样信号进行滤波和抽取,而后将数字信号输出到下级处理模块。STEL-9257要求传输的基带信号频谱为alpha=0.25~0.30的均方根余弦。FIR滤波器的互相关系数见图2。
(3)微处理器模块
微处理器模块通过串口接收外部的配置命令。当外部Reset启动后,微处理器模块将对变频模块和数字解调模块进行配置。
3 STEL-9257功能介绍
STEL-9257使用固定前置码(14或16个码元)以缩短捕获时间,提高频谱利用率;使用差分编码消除相位模糊度;对长突发包进行比特跟踪同步以避免失步。STEL-9257可以解调输入载波频率范围为5MHz~65MH、固定长度或可变长度的TDMA或FDMA信号。
3.1 突发包长度选择
STEL-9257可以工作在固定长度突发包模式或可变长度突发包模式。在固定长度突发包模式中可以设置6种不同的突发包长度,用户可以通过模式控制引脚进行快速切换。固定长度突发包工作模式要求相邻两突发包之间保护间隔长度不小于4个码元周期。
图3 STEL-9257输出时序
在可变长度突发包工作模式,无需设置突发包的长度,STEL-9257将自动检测突发包的结束。但是,此时STEL-9257输出的数据有效(Data Valid)信号并不能准确给出突发包的结尾,而会在突发包结束后延迟数个比特给出。由于系统中数据链路层带宽分配的要求,数据链路层总是知道此时接收的突发包长度,因此,突发包的准确结尾将由系统判断。可变长度突发包工作模式要求相邻两突发包之间保护间隔长度不小于11个码元周期。
3.2 STEL-9257的MAC层相关功能
STEL-9257的MAC层相关功能包括接收信号强度指示(RSSI)、噪声功率测量、载波频率差错估计、包碰撞检测等。
3.3 STEL-9257的输出时序
STEL-9257输出时序如图3所示,tdav码元周期如表1所示。STEL-9257的输出信号主要为解调数据(DATA)、解调时钟(ClkOut)和解调数据有效(DataValid)信号。其中解调数据有效信号指示突发数据包的起始和中止位置(可变长度突发包工作模式时无法指示中止位置),在输出的第一个有效解调数据前置高标志数据开始。解调输出是去除固定前置码和解差分后的数据,在解调时钟的下降沿变化。
表1 tdav码元周期表
码元速率(Msps)tdav 码元速率(MHz)tdav 0.128~0.320 39码元 1.544 43码元0.512~0.772 40码元 2.048 44码元
1.024 41码元 2.56 45码元
1.28 42码元
3.4 STEL-9257的微处理器接口
STEL-9257的微处理器模块通过串口完成下载配置数据等操作,随后配置STEL-9257的内部电路。微处理器模块的外部接口数率为19200bps,TTL电平串口,采用1位起始位、8位数据位为1位终止位、无奇偶校验位的`格式。
篇5:突发解调器STEL-9257在宽带无线接入系统中的应用
图4示出了点对多点宽带无线接入系统中基站解调上行突发包的原理框图。微处理器AT89C51完成对系统的配置工作,包括对STEL-9257的工作参数的配置和FPGA初始参数的装没气力的。FPGA完成与MAC层的交互。由于数字解调器直接输出的时钟相位是抖动的,无法直接使用,FPGA同时完成换钟工作。FPGA通过锁相环由下行数据时钟得到稳定的上行数据时钟后进行换钟。
STEL-9257设置输入中频36MHz,码元速率2.56MHz,前置码选用16码元的Hoffman编码。输入的70MHz中频信号通过下变频器和36MHz带通滤波器之后输入STEL-9257。STEL-9257输出的数据、解调时钟和数据有效信号输入FPGA进行基带处理。由于STEL-9257选用可变长度突发包模式,输出的数据有效信号不能正确指示突发包结尾,突发包结尾的判断工作由FPGA完成。
系统采用STEL-1109作为用户站上行突发调制器,完成差分QPSK的突发调制,调制信号经中频对接后由STEL-9257进行解调,已经正确解调,证明系统方案可行。
由于系统采用了STEL-9257以及FPGA等器件,使得系统硬件大大简化。由于STEL-9257的同步时间短、无需独特字及保护间隔短等特点,使得系统的频谱利用率比较高。同时STEL-9257可以方便地解调不同长度突发包及多种与MAC层交互的功能,减少了基带部分及MAC层的设计工作。因此在点对多点的宽带无线接入系统中使用STEL-9257作为上行基站的突发解调器十分方便有效。
篇6:突发解调器STEL-9257在宽带无线接入系统中的应用
突发解调器STEL-9257在宽带无线接入系统中的应用
摘要:对突发解调器STEL-9257的结构和功能作了较详细的介绍,并给出了它在点对多点宽带无线接入系统中的应用实例。在该系统中使用STEL-9257作为基站的上行突发解调器,实现了差分QPSK信号的突发解调。关键词:数字微波传输 QPSK解调 突发解调 差分解调
1 STEL-9257简介
在宽带无线接入系统中,经常使用基站到用户站模式的点对多点TDMA方式。此时,上行数据(由用户站到基站)采用突发数据包的方式。为了提高频谱利用率,一方面采用某些调制效率比较高的调制方式(如QPSK、16QAM等)提高每个符号传输的比特数;另一方面,要求基站的解调具同步时间短、突发包之间保护间隔时间短的特性,以减少冗余比特,进一步提高频谱利用率。基站的突发解高性能常常直接决定了点对多点宽带无线接入系统的上行传输速率。另外,由于现今宽带无线接入系统中多种不同业务同时传输的要求,使得用户站的带宽分配(TDMA系统中即为时隙分配)不能再采用固定带宽分配方法,而要求根据用户的实际需求动态分配带宽。这就要求基站的突发解调能够随着用户站的带宽(时隙)分配的变化这次时解调不同长度突发包。
图1 STEL-9257内部结构
STEL-9257是一款能很好满足以上要求的差分QPSK突发解调器,与IEEE802.14、MCNS和DAVIC解标准兼容,可直接输入5MHz~65MHz中频信号,解调速率最高可达5.12Mbps。STEL-9257采用固定前置码(4种,长度为14或16个码元周期),大大缩短了同步的时间并节省了独特字所需的系统开销。STEL-9257所要求的突发包之间保护间隔最小为4个码元周期(当采用可变长度突发包模式时为11个码元周期)。
2 STEL-9257的'内部结构
图1为STEL-9257的内部结构,主要由变频模块、解调模块和微处理器模块组成。
(1)变频模块
变频模块将输入STEL-9257的载频为5MHz~65MHz的中频信号下变频后再通过声表面滤波器滤波输入解调模块。
(2)解调模块
解调模块由四部分功能电路组成:数字处理电路、解调制电路、同步和估计电路以及时钟和控制电路。
数字处理电路首先对输入的模拟信号进行采样,再对数字采样信号进行滤波和抽取,而后将数字信号输出到下级处理模块。STEL-9257要求传输的基带信号频谱为alpha=0.25~0.30的均方根余弦。FIR滤波器的互相关系数见图2。
(3)微处理器模块
微处理器模块通过串口接收外部的配置命令。当外部Reset启动后,微处理器模块将对变频模块和数字解调模块进行配置。
3 STEL-9257功能介绍
STEL-9257使用固定前置码(14或16个码元)以缩短捕获时间,提高频谱利用率;使用差分编码消除相
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篇7:触摸屏在S3C2410上的应用实例
触摸屏在S3C2410上的应用实例
摘要:给出S3C2410上触摸屏的实现原理、硬件结构和软件程序;对软件进行优化,改进软件滤波的实现方法。其算法使用C语言实现,可移植到任何操作系统的触摸屏驱动程序中。关键词:触摸屏 S3C2410 滤波
引言
随着个人数字助理(PDA)、瘦容户机等的普及,触摸屏作为终端与用户交互的媒介,在我们的生活中使用得越来普遍。触摸屏分为电阻式、电容式、声表面波式和红外线扫描式等类型,使用得最多的是4线电阻式触摸屏。
本文以三星公司ARM9内核芯片S3C2410触摸屏接口为基础,通过外接4线电阻式触摸屏构成硬件基础。在此基础上,开发了触摸屏面图板程序。
1 触摸屏原理
S3C2410接4线电阻式触摸屏的电路原理如图1所示。整个触摸屏由模向电阻比和纵向电阻线组成,由nYPON、YMON、nXPON、XMON四个控制信号控制4个MOS管(S1、S2、S3、S4)的通断。S3C2410有8个模拟输入通道。其中,通道7作为触摸屏接口的X坐标输入(图1的AIN[7]),通道5作为触摸屏接口的Y坐标输入(图1的AIN[5])。电路如图2所示。在接入S3C2410触摸屏接口前,它们都通过一个阻容式低通滤器滤除坐标信号噪声。这里的滤波十分重要,如果传递给S3C2410模拟输入接口的信号中干扰过大,不利于后续的软件处理。在采样过程中,软件只用给特殊寄存器置位,S3C2410的触摸屏控制器就会自动控制触摸屏接口打开或关闭各MOS管,按顺序完成X坐标点采集和Y坐标点采集。
(本网网收集整理)
2 S3C2410触摸屏控制器
S3C2410触摸屏控制器有2种处理模式:
①X/Y位置分别转换模式。触摸屏控制器包括两个控制阶段,X坐标转换阶段和Y坐标转换阶段。
②X/Y位置自动转换模式。触摸屏控制器将自动转换X和Y坐标。
本文使用X/Y位置自动转换模式。
3 S3C2410触摸屏编程
由于触摸屏程序中参数的选取优化需要多次试验,而加入操作系统试验参数,每次编译下载耗费时间过多,不易于试验的进行,因而我们直接编写裸机触摸屏程序。三星公司开放了S3C2410测试程序2410test(可在三星网站下载),提供了触摸屏接口自动转换模式的程序范例ts_auto.c,见本刊网站收集整理。本文在此范例的基础上编写了触摸屏画图板程序――在显示屏上画出触摸笔的流走痕迹。
针对坐标点采样时产生的噪声,本文采用噪声滤波算法,编写了相应的噪声滤波程序,滤除干扰采样点。整个触摸屏画图板程序的处理流程如图3所示。
3.1 程序初始化
初始化触摸屏控制器为自动转换模式。其中寄存器ADCDLY的值需要根据具体的试验选取,可运行本文提供的程序看画线的效果来选取具体的'参数。触摸屏中断处理程序Adc_or_TsAuto是判断触摸屏是否被按下了。触摸屏被按下,给全局变量Flag_Touch赋值为Touch_Down,否则赋值为Touch_Up。
初始化脉宽调制计时器(PWM TIMER),选择计时器4为时钟,定义10ms中断1次,提供触摸屏采样时间基准,即10ms触摸屏采样1次。计数器中断处理程序Timer4Intr中判断Flag_Touch被赋值为Touch_Down,则给全局变量gTouchStartSample置位,以控制触摸屏采样。
之后清除触摸屏中断和计时器中断屏蔽位,接受中断响应,同时计时器开始计时。
3.2 触摸屏采样程序
如果gTouchStartSample为TRUE,触摸屏接口开始对坐标X和Y的模拟量进行采样,根据试验选取适合的的采集次数。本文中使用9次采集,分别记入到ptx[TouchSample]和pty[TouchSample]数组中,TouchSample为采集次数。
为了减少运算量,将ptx[]和pty[]分别分三组取平均值,存储在px[3]和py[3]中。这里以处理X坐标为例:
px[0]=(ptx[0]+ptx[1]+ptx[2])/3;
px[1]=(ptx[3]+ptx[
4]+ptx[5])/3;
px[2]=(ptx[6]+ptx[7]+ptx[8])/3;
计算以上三组数据的差值:
dlXDiff0=px[0]-px[1];
dlXDiff1=px[1]-px[2];
dlXDiff2=px[2]-px[0];
然后对上述差值取绝对值,所得结果简称绝对差值:
dlXDiff0=dlXDiff0>0?dlXDiff0:-dlXDiff0;
dlXDiff1=dlXDiff1>0?dlXDiff1:-dlXDiff1;
dlXDiff2=dlXDiff2>0?dlXDiff2:-dlXDiff2;
判断上述计算的色对差值是否都超过差值门限,如果这3个绝对差值都超过门限值,判定这次采样点为野点,抛弃采样点,程序返回等待下次采样。其中的差值门限需要根据试验测试得到,本文取值为2。
找出其中绝对差值最小的2组数据,再将它们作平均,同时赋值给tmx:
if(dlXDiff0
if(dlXDiff2
tmx=((px[0]+px[2]>>1);
}
else{
tmx=((px[0]+px[1])>>1);
}
}
else if(dlXDiff2
tmx=((px[0]+px[2])>>1);
}
else{
tmx=((px[1]+px[2])>>1);
}
图3
函数Touch_Coordinate Conversion完成触摸屏采样值转换成显示坐标,根据不同的硬件有不同的转换方法。本触摸屏采样坐标及显示坐标如图4、图5所示。其中TOUCH_MAX_X和TOUCH_MIN_X是触摸屏X坐标采样值的最大和最小值;Y坐标同理。可以运行本文程序,同时使用触摸笔在触摸屏的4个角取得最大最小采样值。这里使用的是320×240的TFT屏,所以TOUCH_X值为320。下面是X坐标的转换程序:
Touch_CoordinateConversio(int*px){
TmpX=(tmx>=TOUCH_MAX_X)?(TOUCH_MAX_X):*px;
TmpX-=TOUCH_MIN_X;
TmpX=(TmpX)?TmpX:0;
*px=(TmpX*TOUCH_X)/(TOUCH_MAX_X-TOUCH_MIN_X);
}
3.3 坐标滤波程序
坐标滤波程序Touch_Pen_filtering,考虑人机界面中对触摸屏的操作有3种:
*触摸笔在触摸屏上的位置不变;
*触摸笔在触摸屏上连续滑过;
*触摸笔在触摸屏上有大幅度的跳跃。
假设三次连续采样时刻为T1、T2、T3(T3>T2>T1),采样间隔为10ms。由于采样间隔远小于人的反应时间,所以在前两种操作模式下,如果采样点有效,将T1和T3时刻的采样值作平均。其平均值和T2时刻的采样值比较一般不会大于某个门限,否则判定此次采样点为野点。而对于第三种模式下,采样点数据会有很大的跳变。跳变过程中的数据是不稳定的,虽然记入了数据,但被判定成无效的采样点,所以需要在程序中定义一个静态数组x[2]记录相邻的两次采样数据。只有当前后数据持续稳定一段时间,才认为这时的采样点有效。程序中使用的间隔门限FILTER_LIMIT是需要经过试验来选取的。这里只给出X坐标的滤波过程。
//*px为T3时刻的采样值,count是记录连续有效采样点次数的静态变量,标志当前数据持续稳定时间,一旦发现大于//FILTER_LIMIT,count的值又要从0开始计数。
Int Touch_Pen_filtering(int *px){
BOOL retVal;
Static int count=0;
count++;
//如果连续有效采样点次数大于2次,开始进行滤波算法
if(count>2){
count=2;
//将T3时刻采样值和T1时刻采样值作平均
TmpX=(x[0]+*px)/2;
//计算平均值和T2时刻采样值的差值
dx=(x[1]>TmpX)?(x[1]-TmpX):(TmpX-x[1]);
//如果差值大于门限值,说明T3的采样值无效,判为野点返回值为FALSE。为了避免过大的跳跃,认为触摸笔坐标沿变,使用T2时刻采样值来代替本次采样点,同时静态变量x[]中的数据不变,count重新开始记录连续有效采样点次数
if((dx>FIL TER_LIMIT)){
*px=x[1];
retVal=FLASE;
count=0;
}
//否则采样点有效返回值为TRUE,将T3的采样点记入到x[1]中,T2的采样点移到x[0]中
else{
x[0]=x[1];
x[1]=*px;
retVal=TRUE;
}
}
else{
//连续有效采样次数小于2,将T3的采样值记入到x[1],T2的采样值移动到x[0],并不进行滤波处理
x[0]=x[1];
x[1]=*px;
retVal=FLASE;
}
return retVal;
}
3.4 后续处理
经过上述的筛选和滤波,如果被判定采样值有效,则将其滤波值送给操作系统进行后续处理,否则程序返回,等待下一次采样。在2410 test程序中,可以结合LCD的画点函数,将有效的采样点在LCD上画出,以此检验参数设置是否合理。
结语
本文以三星公司ARM9内核芯片S3C2410和4线电阻式触摸屏为硬件基础。基于此硬件结构,开发了触摸屏画图板程序。通过软件滤波,提高了系统性能,得到了很好的处理效果,有很强的实用性。用此算法实现的Windows CE触摸屏驱动,在汉王手写输入软件的测试下得到了很高的识别率。软件使用C语言实现,可以方便地移植到任何操作系统上。
篇8:触摸屏在S3C2410上的应用实例
触摸屏在S3C2410上的应用实例
摘要:给出S3C2410上触摸屏的实现原理、硬件结构和软件程序;对软件进行优化,改进软件滤波的实现方法。其算法使用C语言实现,可移植到任何操作系统的触摸屏驱动程序中。关键词:触摸屏 S3C2410 滤波
引言
随着个人数字助理(PDA)、瘦容户机等的普及,触摸屏作为终端与用户交互的媒介,在我们的生活中使用得越来普遍。触摸屏分为电阻式、电容式、声表面波式和红外线扫描式等类型,使用得最多的.是4线电阻式触摸屏。
本文以三星公司ARM9内核芯片S3C2410触摸屏接口为基础,通过外接4线电阻式触摸屏构成硬件基础。在此基础上,开发了触摸屏面图板程序。
1 触摸屏原理
S3C2410接4线电阻式触摸屏的电路原理如图1所示。整个触摸屏由模向电阻比和纵向电阻线组成,由nYPON、YMON、nXPON、XMON四个控制信号控制4个MOS管(S1、S2、S3、S4)的通断。S3C2410有8个模拟输入通道。其中,通道7作为触摸屏接口的X坐标输入(图1的AIN[7]),通道5作为触摸屏接口的Y坐标输入(图1的AIN[5])。电路如图2所示。在接入S3C2410触摸屏接口前,它们都通过一个阻容式低通滤器滤除坐标信号噪声。这里的滤波十分重要,如果传递给S3C2410模拟输入接口的信号中干扰过大,不利于后续的软件处理。在采样过程中,软件只用给特殊寄存器置位,S3C2410的触摸屏控制器就会自动控制触摸屏接口打开或关闭各MOS管,按顺序完成X坐标点采集和Y坐标点采集。
2 S3C2410触摸屏控制器
S3C2410触摸屏控制器有2种处理模式:
①X/Y位置分别转换模式。触摸屏控制器包括两个控制阶段,X坐标转换阶段和Y坐标转换阶段。
②X/Y位置自动转换模式。触摸屏控制器将自动转换X和Y坐标。
本文使用X/Y位置自动转换模式。
3 S3C2410触摸屏编程
由于触摸屏程序中参数的选取优化需要多次试验,而加入操作系统试验参数,每次编译下载耗费时间过多,不易于试验的进行,因而我们直接编写裸机触摸屏程序。三星公司开放了S3C2410测试程序2410test(可在三星网站下载),提供了触摸屏接口自动转换模式的程序范例ts_auto.c,见本刊网站www.dpj.com.cn。本文在此范例的基础上编写了触摸屏画图板程序――在显示屏上画出触摸笔的流走痕迹。
针对坐标点采样时产生的噪声,本文采用噪声滤波算法,编写了相应的噪声滤波程序,滤除干扰采样点。整个触摸屏画图板程序的处理流程如图3所示。
3.1 程序初始化
初始化触摸屏控制器为自动转换模式。其中寄存器ADCDLY的值需要根据具体的试验选取,可运行本文提供的程序看画线的效果来选取具体的参数。触摸屏中断处理程序Adc_or_TsAuto是判断触摸屏是否被按下了。触摸屏被按下,给全局变量Flag_Touch赋值为T
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篇9:AT89C51单片机在无线数据传输中的应用
AT89C51单片机在无线数据传输中的应用
摘要:介绍无线数据传输系统的组成、AT89C51单片机串行口的工作方式及其与无线数字电台接口的软硬件设计与实现方法。关键词:AT89C51 串行口 无线数字电台 串行通信
一般的数字采集系统,是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号,经模/数转换器ADC采样、量化、编码后,为成数字信号,存入数据存储器,或送给微处理器,或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是 样一套利用无线手段,将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。
1 系统组成
系统组成如图1、图2所示。
(本网网收集整理)
系统由测量站和主控站两部分组成。测量站主要完成对现场信号的采集、存储,接收遥控指令并发送数据。主控站的主要工作是发送遥控指令、接收数据信息、进行数据处理和数据管理、随机显示打印等。
2 AT89C51与数字电台的串行通信
Atmel公司的AT89C51单片机,是一种低功耗、高性能的、片内含有4KB Flash ROM的8位CMOS单片机,工作电压范围为2.7~6V(实际使用+5V供电),8位数据总线。它有一个可编程的全双工串行通信接口,能同时进行串行发送和执着收。通过RXD引脚(串行数据接收端)和TXD引脚(串行数据发送端)与外界进行通信。
2.1 通信协议与波特率
数字电台与单片机、终端主控机的通信协议为:
通信接口――标准串行RS232接口,9线制半双工方式;
通信帧格式――1位起始位,8位数据位,1位可编程数据位,1位停止位;
波特率――1200 baud。
数字电台选用Motorola公司的GM系列车载电台,工作于VHF/UHF频段,可进行无线数传(9线制标准串行RS232接口),也可进行话音通信;采用二进制移频键控(2FSK)调制解调方式,符合国际电报电话咨询委员会CCITT.23标准。在话带内进行数字传输时,推荐在不高于1200b/s数据率时使用。实际使用时,电台工作于220~240MHz频率范围,采用半双工方式(执行收、发操作,但不能同时进行)即可满足系统要求。
2.2 AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可设置四种工作方式,可有8位、10位和11位帧格式。本系统中,AT89C51串行口工作于方式3,即鳘帧11位的异步通信格式:1位起始位,8位数据位(低位在前),1位可编程数据位,1位停止位。
发送前,由软件设置第9位数据(TB8)作奇偶校验位,将要发送的数据写入SBUF,启动发送过程。串行口能自动把TB8取出,装入到第9位数据的位置,再逐一发送出去。发送完毕,使TI=1。
接收时,置SCON中的REN为1,允许接收。当检测到RXD(P3.0端有“1”到“0”的跳变(起始位)时,开始接收9位数据,送入移位寄存器(9位)。当满足RI=0且SM2=0或接收到的9位数据为1时,前8位数据送入SBUF,第9位数据送入SCON中的RB8,置RI为1;否则,这次接收无效,不置位RI。
串口方式3的波特率由定时器T1的溢出率与SMOD值同时决定:
方式3波特率=T1溢出率/n
当SMOD=0时,n=32;SMOD=1时,n=16。T1溢出率取决于T1的计数速率(计数速率=fosc/12)和TI预置的初值。
定时器T1用作波特率发生器,工作于模式2(自动重装初值)。设TH1和TL1定时计数初值为X,则每过“2 8-X”个机器周期,T1就会发生一次溢出。初值X确定如下:
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系统中,SMOD=0,波行率BTL=1200,晶振fosc=6MHz,所以初值X=F3H。
2.3 AT89C51与数字电台的硬件连接
AT89C51与数字电台的硬件连接如图3所示。
系统采用异步串行通信方式传输测量数据。利用单片机串口与数字电台RS232数据口相连。电台常态为收状态(PPT=0,收状态;PPT=1,发状态),单片机P3.5脚输出高电平。单片机使用TTL电平,电台使用RS232电平,由MAX232完成TTL电平与RS232电平之间的转换。3片光电耦合器6N137实现单片机与电台之间的电源隔离,增强系统抗干扰性能。
单片机通过带控制端的三态缓冲门74HC125、非门74HC14控制电台的收发转换,以及指令的接收和数据发送。接收时,P3.5=1,c2=1,74HC125B截止;P3.5经74HC14反相、光电隔离,使电台PPT脚为低电平,将其置为接收状态;同时c1=0,74HC125A导通,接收的指令由电台的RXD端输入,经MAX232电平变换、光电隔离、74HC125A缓冲门,送入单片机RXD脚。发射时,P3.5=0,经74HC14反相、光电隔离,使电台PPT脚为高电平,将其置为发射状态;同时c1=1,74HC125A截止,c2=0,74HC125B导通,数据由单片机TXD脚输出,经74HC125B缓冲门、光电隔离、MAX232电平变换,通过电台TXD端口将数据发送出去。
3 通信软件设计
通信软件至关重要,一旦出现问题,整个系统就会瘫痪。采取差错控制与容错技术是非常重要的。
*主控站发送的指令中包含一定数量的同步符55H和3字节的密码。测量站在连续收到5个同步符后进行密码验证,验证通过后正式接收指令字节;如未通过,则测量站发一信号让主控站重发,三次验证不过则停发该命令。测量站发/主控站收时,验证方式与此相同。验证通过后,测量站开始发送数据。
*一个指令由3字节构成,第二字节等于第一字节加上35H,第3字节等于第二字节加上36H。如果收到的指令不符合此规则,则重发该命令,连续三次错误时停发。
*主控站每发一个指令,测量站都回送一个应答信号。该应答信号中包含原指令样本。
下面给出单片机串行口与电台的基本通信程序。
初始化程序:
BTL EQU 2FH ;波特率放在内部RAM的2FH单元
MOV TMOD,#21H;T0方式1,16位计数器,T1方式2,串口用
SETB TR0 ;启动T0
MOV BTL,#0F3H ;波特率设定为1200
MOV SCON,#0C0H;串口方式3,9位数据,禁止接收
接收及验证程序:
NUM EQU 2BH ;同步符个数值存放在内部RAM的.2BH单元
TEMP EQU 2CH
ROM-CH:DB 55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H
DB 55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H,55H ;20字节同步符
MIM DB 'WSC':3字节密码“WSC”
SETB P3.5 ;置电台收状态
SETB REN ;允许串口接收
A1:MOV NUM,#0 ;记录连续到同步符55H的个数
A2:JB RI,A2 ;串口有数据转A3
A3:CLR RI ;清接收中断标志
MOV A,SBUF ;读串口数据
CJNE A,#55H,A1;不是同步符转A1
INC NUM ;收到的同步符个数加1
MOV A,NUM ;取收到的同步符个数
CJNE A,#5,A2 ;未收够连续5个55H转A2
A4:MOV NUM,#0 ;密码验证,记录收到密码字节数
A5:MOV DPTR,#MIM;密码字符首址
MOV A,NUM
MOVC A,@A+DPTR;查表取密码
MOV TEMP,A ;保存密码
JB RI,A6 ;串口收完一个字节转A6
…
A6:CLR RI ;清接收中断标志
MOV A,SBUF ;读串口数据
CJNE A,TEMP,A4;与密码不符转
A4
INC NUM ;收到的密码个数加1
MOV A,NUM ;取已收到的密码字节数
CJNE A,#3,A5 ;密码未收完转A5
发送程序:
CLR P3.5 ;置电台发状态
MOV B,#23
MOV DPTR,#ROM-CH
B1:CLR A
MOVC A,@A+DPTR;查表发送同步符和密码共24字节
INC DPTR
LCALL SEND-CH ;调发送单字节子程序
DJNZ B,B1
…
CLR A
MOV DPTR,#7000H;外部RAM数据首址,发送外部RAM中的数据到电台
B2:CJNE R4,#0,B3
CJNE R3,#0,B3;R4R3=发送字节数
B3:MOVX A,@DPTR;取数据
INC DPTR
LCALL SEND-CH
CJNE R3,#0,B4
CJNE R4,#0,B5
B4:DEC R3
LJMP B2
DEC R3
DEC R4
LJMP B2
…
SEND-CH:SETB TB8
MOV SBUF,A
DB 0,0,0,0,0,0,0,0
JNB TI,$ ;延时4μs
CLR TI
RET
结语
无线数据传输系统建成后,已经使用了两年多,运行结果表明,系统工作稳定可靠。由于采用了较完善的软硬件设计和抗干扰措施,保证了系统工作的安全性和可靠性。测量站把采集的现场信号及时传送到主控站,提高了数据处理的实时性。单片机和数字电台接口的软硬件设计具有很强的适用性,可广泛应用于无线数传设备。
篇10:无线专网技术对电力通信网建设的应用的论文
无线专网技术对电力通信网建设的应用的论文
摘要:为能够达到建设智能电网多样化需求,需要建设起接入灵活、覆盖面积广的终端通信接入网,只借助于光纤接入网络很难达到各地区、各业务的通信需求。在配电自动化中应用无线专网技术,可为供电企业终端通信接入网络的稳定发展奠定坚实的基础。基于此,文章分析了在建设电力通信网中无线专网技术的实际运用,这对于提高电力通信水平具有重大现实意义。
关键词:现代通信网论文
在日益推进智能电网建设进程下,需要构建起覆盖领域广、支持业务广泛,并且接入较为灵活的电力通信网络。如果向下延伸当前电力骨干光纤通信网络,就会存在短期内光纤布放难度大、工作量大、投资高等问题。所以,单一形式的光纤通信方式很难满足智能电网业务覆盖需求,需要尝试构建起以光纤通信为主、无线通信为辅的复合型通信网络,以便更进一步进行配套业务。
1分析电力通信网组网具体要求
1.1对可靠性要求较高
电力通信网中很多通信设备都需要在户外进行安装,在恶劣天气影响下,很难保证电力通信正常运作。所以,想要保证电力通信网设备在暴雨、大雪等环境下还能够继续稳定运作,就需要提高配电网的可靠性。
1.2对经济有较高要求
在控制电力通信网建设成本中,应将其控制在合理范围内,并充分运用现有通信资源。
1.3应运用先进的技术
我国电力通信网所使用的通信技术既需要达到当前系统容量要求,也要达到将来扩展升级容量、传输信息数据等要求。
1.4运行成本较低
要求建设快速、运行方便、维护简单,并且运行成本较低。
1.5具备完善的扩展结构
电力通信网运用的结构应具备灵活性、可扩展性,同时还能够对新的通信方式进行兼容,从而达到未来通信网络健康发展要求。
2电力无线接入技术的改善
2.1无线公网技术
无线公网技术就是充分运用公共无线网络资源,并不需要单独组建网络,前期不会有任何投入,也不会有太大的覆盖领域,还会有很多灵活的、多样化的组网接入方式。但无线公网也有不足,其无法为电力系统提供出大带宽专用数据通信,也很难确保通信网络服务水平。同时,无线公网对配电网调控一体化和自动化等功能实现的支持也是有限的,并且运营成本极高,很难达到将来电力通信网络稳定发展实际需要[1]。
2.2无线专网技术
无线专网被称为全球微波互联接入技术。因为电力通信网具备数量多、种类杂的.数据采集点,这些数据采集点的单点传输数据效率并不是很强,还有很多数据采集点是在地下管沟中进行的。同时,在电力通信网平常运作中,不可避免要进行很多改造。这就需要电力通信网应拥有便捷的接入条件、高效的组网形式、稳定有序的传输保证、较为便捷的运行措施等。而无线专网具备便捷、高效的网络配置方式,其组网方式也是很灵活的。在安全性能上,无线专网技术也支持物理隔离内网与外网,具备较强的安全性能。在可扩展性上,无线专网也具有无线公网难以取得的优势。所以无线专网下的无线接入网可以最大限度上满足电力通信网一系列使用需求。目前无线网解决了很多问题,如:GPRS在线率低、公网不可靠、配用电光纤通信成本太高等问题。将来无线专网可广泛运用在整个智能电网业务各项环节中。如:传输视频(配电房监控)、移动办公(作业表单)、计量自动化(远程抄表)、门禁监控等环节中。同时,在建设新变电中,无线专网可以作为现场建设调度指挥系统,并为调试自动化设备扮演好临时通道的角色。
2.3TD-LTE技术
与其他技术体系对比而言,分时长期演进(TimeDivisionLongTermEvolution,TD-LTE)宽带技术具备完善的技术体系、较低的应用成本,这都是TD-LTE宽带技术应用的优势。由于频谱经常使用,集群应用呼叫时延并不长。在专用通信中,TD-LTE宽带技术得到人们广泛使用,也得到了相应的认可。当前,在天津和北京政务专网中,TD-LTE宽带技术得到了普遍应用。结合电力行业实际应用需求,电力行业应结合230MHz频谱资源,开发出新型的无线宽带通信系统,是建设新型县域电力通信网新的技术选择。其具有灵活的上下行调度能力,也具有承载多样化宽带服务的功能,其应用前景可谓是非常可观的[2]。
3TD-LTE组建电力行业无线专网技术使用优势
3.1可应用授权的230MHz频段
低频段具备覆盖范围大、覆盖领域广的优势,可达到县域电力通信网络中分散客户的实际需求,在此基础上,还能够很大程度上降低组网成本。因此,在广覆盖、低成本无线通信系统建设过程中,低频段是一项宝贵的、难得的频率资源。在电力领域中,230MHz频段是专用型频段,如图1所示,其覆盖距离大约为6倍左右的2.4GHz频段。但在最开始部署时无线系统并不会过高运用此频率段,如数传电台。其实通过研究发现,数传电台与2G技术体制所运用的频谱效率类似。但随着社会发展和国家进步,我国也在大力升级和改造低频段通信技术。在230MHz频段可运用TD-LTE宽带技术,完全能够取代数传电台进行工作,是在升级和改造当前电力无线通信体制,得到了我国无线电监测中心大力认可。其结合30MHz频段特点,运用相对应的无线通信技术,实现有效传输带宽数据信息,并结合传统信息系统,进而达到了建设智能化和信息化农网现实需求。
3.2具有支持大量客户同时在线功能
TD-LTE技术可对信令流程大大简化,确保系统为更多客户提供服务。在数据传输中,客户占用很多无线资源,在传输无线数据后就会输出无线资源,大大强化了利用无线资源效率和质量。其每个扇区支持超过约2500个客户。并且,TD-LTE技术还具有实时在线功能,不但可以达到业务实时性要求,而且还能够提高业务整体效率。
3.3具备承载多种高宽带服务能力
TD-LTE技术组建的无线专网可以承载很多项业务,如:配电自动化、普通语音、高速数据、采集用电信息、流媒体等,从一定程度上达到了智能化农网建设需求。
3.4频谱水平高
结合实际情况来讲,在无线通信行业中,频谱资源还不是充足的。TD-LTE能够使用不同宽度的频谱,体现了其使用的灵活性、高效性特征。
3.5具有时延优势
TD-LTE运用扁平化组网方法后,减少了网元层次,所以提高了数据传输的及时性。
3.6可确保用户身份信息的安全
在TD-LTE系统中运用两种保护机制来保护用户身份,即:临时身份标识机制、永久加密身份标识机制。永久加密身份标识指的是在空中对接口过程中尽量加密传输的身份标识。临时身份标识指的是在空中接口过程中,尽量运用一个频繁更新的身份标识来取代永久身份标识,进而保证用户信息的安全性[3]。
3.7采用双向认证方式
为了对一些安全风险有效应对,TD-LTE无线网络运用双向认证方法,具体运用原理指的是在终端侧和核心网测都能够保存与用户标识有关的密钥,在将网络接入通信终端后,先对双方密钥进行校验,验证其是否合法和有效。并在网络xx终端用户,可避免网络中有非法终端用户进入,以免影响网络的安全运作。
3.8加密保护
为了对网络中的“篡改信息”安全风险有效应对,TD-LTE系统引入无线接入层、非无线接入层两层安全机制,分别对终端与核心网、终端和基站传达的数据信息实施加密措施,来保证用户信息的完整性,避免用户信息出现被篡改的情况。
4结语
总而言之,电力无线专网不但能够作为当前计量自动化、移动办公和配电自动化等电力业务中一种有效的、良好的通信方式,而且还能够大大满足将来智能电网实际发展需求,因此,电力无线专网应用价值极高。但结合实际情况来讲,我国电力无线专网的使用还处于不完善状态,还需要进一步提高,在这方面上可以借鉴西方发达国家的经验和做法,但应结合我国电力无线专网实际应用情况,有针对性、有目的地借鉴,进而大大提高我国电力无线专网技术应用水平和网络安全运作效率。
[参考文献]
[1]苏浩益,贺伟明,吴小勇,等.城区配电自动化系统设计方案的优选[J].智能电网,2014(4):12-17.
[2]刘芳白.TD-LTE技术在电力系统的应用前景探讨[J].中国新通信,2014(1):71-72.
[3]张亚晨,许纯信,吴迪英.基于TD-LTE230无线专网的配电线路监测系统[J].电气应用,2013(S1):109-112.
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