近年來,隨著就業(yè)競爭越演越烈,關于畢業(yè)生就業(yè)質量問題的研討亦日益廣泛深入。下面是學習啦小編為大家推薦的計算機論文，供大家參考。

　　計算機論文范文一：認知無線電系統(tǒng)組成與運用場景探析

　　認知無線電系統(tǒng)組成

　　認知無線電系統(tǒng)是指采用認知無線電技術的無線通信系統(tǒng)，它借助于更加靈活的收發(fā)信機平臺和增強的計算智能使得通信系統(tǒng)更加靈活。認知無線電系統(tǒng)主要包括信息獲取、學習以及決策與調整3個功能模塊，如圖1所示[3]。

　　認知無線電系統(tǒng)的首要特征是獲取無線電外部環(huán)境、內部狀態(tài)和相關政策等知識，以及監(jiān)控用戶需求的能力。認知無線電系統(tǒng)具備獲取無線電外部環(huán)境并進行分析處理的能力，例如，通過對當前頻譜使用情況的分析，可以表示出無線通信系統(tǒng)的載波頻率和通信帶寬，甚至可以得到其覆蓋范圍和干擾水平等信息;認知無線電系統(tǒng)具備獲取無線電內部狀態(tài)信息能力，這些信息可以通過其配置信息、流量負載分布信息和發(fā)射功率等來得到;認知無線電系統(tǒng)具備獲取相關政策信息的能力，無線電政策信息規(guī)定了特定環(huán)境下認知無線電系統(tǒng)可以使用的頻帶，最大發(fā)射功率以及相鄰節(jié)點的頻率和帶寬等;認知無線電系統(tǒng)具備監(jiān)控用戶需求并根據用戶需求進行決策調整的能力。如表1所示，用戶的業(yè)務需求一般可以分為話音、實時數據(比如圖像)和非實時數據(比如大的文件包)3類，不同類型的業(yè)務對通信QoS的要求也不同。

　　認知無線電系統(tǒng)的第2個主要特征是學習的能力。學習過程的目標是使用認知無線電系統(tǒng)以前儲存下來的決策和結果的信息來提高性能。根據學習內容的不同，學習方法可以分為3類。第一類是監(jiān)督學習，用于對外部環(huán)境的學習，主要是利用實測的信息對估計器進行訓練;第2類是無監(jiān)督學習，用于對外部環(huán)境的學習，主要是提取外部環(huán)境相關參數的變化規(guī)律;第3類是強化學習，用于對內部規(guī)則或行為的學習，主要是通過獎勵和懲罰機制突出適應當前環(huán)境的規(guī)則或行為，拋棄不適合當前環(huán)境的規(guī)則或行為。機器學習技術根據學習機制可以分為:機械式學習、基于解釋的學習、指導式學習、類比學習和歸納學習等。

　　認知無線電系統(tǒng)的第3個主要特性是根據獲取的知識，動態(tài)、自主地調整它的工作參數和協(xié)議的能力，目的是實現一些預先確定的目標，如避免對其他無線電系統(tǒng)的不利干擾。認知無線電系統(tǒng)的可調整性不需要用戶干涉。它可以實時地調整工作參數，以達到合適的通信質量;或是為了改變某連接中的無線接入技術;或是調整系統(tǒng)中的無線電資源;或是為了減小干擾而調整發(fā)射功率。認知無線電系統(tǒng)分析獲取的知識，動態(tài)、自主地做出決策并進行重構。做出重構決策后，為響應控制命令，認知無線電系統(tǒng)可以根據這些決策來改變它的工作參數和/或協(xié)議。認知無線電系統(tǒng)的決策過程可能包括理解多用戶需求和無線工作環(huán)境，建立政策，該政策的目的是為支持這些用戶的共同需求選擇合適的配置。

　　認知無線電與其他無線電的關系

　　在認知無線電提出之前，已經有一些“某某無線電”的概念，如軟件定義無線電、自適應無線電等，它們與認知無線電間的關系如圖2所示。軟件定義無線電被認為是認知無線電系統(tǒng)的一種使能技術。軟件定義無線電不需要CRS的特性來進行工作。SDR和CRS處于不同的發(fā)展階段，即采用SDR應用的無線電通信系統(tǒng)已經得到利用，而CRS正處于研究階段，其應用也正處于研究和試驗當中。SDR和CRS并非是無線電通信業(yè)務，而是可以在任何無線電通信業(yè)務中綜合使用的技術。自適應無線電可以通過調整參數與協(xié)議，以適應預先設定的信道與環(huán)境。與認知無線電相比，自適應無線電由于不具有學習能力，不能從獲取的知識與做出的決策中進行學習，也不能通過學習改善知識獲取的途徑、調整相應的決策，因此，它不能適應未預先設定的信道與環(huán)境?？芍貥嫙o線電是一種硬件功能可以通過軟件控制來改變的無線電，它能夠更新部分或全部的物理層波形，以及協(xié)議棧的更高層?；诓呗缘臒o線電可以在未改變內部軟件的前提下通過更新來適應當地監(jiān)管政策。對于較新的無線電網絡，因特網路由器一直都是基于策略的。這樣，網絡運營商就可以使用策略來控制訪問權限、分配資源以及修改網絡拓撲結構和行為。對于認知無線電來說，基于策略技術應該能夠使產品可以在全世界通用，可以自動地適應當地監(jiān)管要求，而且當監(jiān)管規(guī)則隨時間和經驗變化時可以自動更新。智能無線電是一種根據以前和當前情況對未來進行預測，并提前進行調整的無線電。與智能無線電比較，自適應無線電只根據當前情況確定策略并進行調整，認知無線電可以根據以前的結果進行學習，確定策略并進行調整。

　　認知無線電關鍵技術

　　認知無線電系統(tǒng)的關鍵技術包括無線頻譜感知技術、智能資源管理技術、自適應傳輸技術與跨層設計技術等，它們是認知無線電區(qū)別傳統(tǒng)無線電的特征技術[4，5]。

　　頻譜檢測按照檢測策略可以分為物理層檢測、MAC層檢測和多用戶協(xié)作檢測，如圖3所示。3.1.1物理層檢測物理層的檢測方法主要是通過在時域、頻域和空域中檢測授權頻段是否存在授權用戶信號來判定該頻段是否被占用，物理層的檢測可以分為以下3種方式:發(fā)射機檢測的主要方法包括能量檢測、匹配濾波檢測和循環(huán)平穩(wěn)特性檢測等，以及基于這些方法中某一種的多天線檢測。當授權用戶接收機接收信號時，需要使用本地振蕩器將信號從高頻轉換到中頻，在這個轉換過程中，一些本地振蕩器信號的能量不可避免地會通過天線泄露出去，因而可以通過將低功耗的檢測傳感器安置在授權用戶接收機的附近來檢測本振信號的能量泄露，從而判斷授權用戶接收機是否正在工作。干擾溫度模型使得人們把評價干擾的方式從大量發(fā)射機的操作轉向了發(fā)射機和接收機之間以自適應方式進行的實時性交互活動，其基礎是干擾溫度機制，即通過授權用戶接收機端的干擾溫度來量化和管理無線通信環(huán)境中的干擾源。MAC層檢測主要關注多信道條件下如何提高吞吐量或頻譜利用率的問題，另外還通過對信道檢測次序和檢測周期的優(yōu)化，使檢測到的可用空閑信道數目最多，或使信道平均搜索時間最短。MAC層檢測主要可以分為以下2種方式:主動式檢測是一種周期性檢測，即在認知用戶沒有通信需求時，也會周期性地檢測相關信道，利用周期性檢測獲得的信息可以估計信道使用的統(tǒng)計特性。被動式檢測也稱為按需檢測，認知用戶只有在有通信需求時才依次檢測所有授權信道，直至發(fā)現可用的空閑信道。由于多徑衰落和遮擋陰影等不利因素，單個認知用戶難以對是否存在授權用戶信號做出正確的判決，因此需要多個認知用戶間相互協(xié)作，以提高頻譜檢測的靈敏度和準確度，并縮短檢測的時間。協(xié)作檢測結合了物理層和MAC層功能的檢測技術，不僅要求各認知用戶自身具有高性能的物理層檢測技術，更需要MAC層具有高效的調度和協(xié)調機制。

　　智能資源管理的目標是在滿足用戶QoS要求的條件下，在有限的帶寬上最大限度地提高頻譜效率和系統(tǒng)容量，同時有效避免網絡擁塞的發(fā)生。在認知無線電系統(tǒng)中，網絡的總容量具有一定的時變性，因此需要采取一定的接入控制算法，以保障新接入的連接不會對網絡中已有連接的QoS需求造成影響。動態(tài)頻譜接入概念模型一般可分為圖4所示的3類。動態(tài)專用模型保留了現行靜態(tài)頻譜管理政策的基礎結構，即頻譜授權給特定的通信業(yè)務專用。此模型的主要思想是引入機會性來改善頻譜利用率，并包含2種實現途徑:頻譜產權和動態(tài)頻譜分配。開放共享模型，又稱為頻譜公用模型，這個模型向所有用戶開放頻譜使其共享，例如ISM頻段的開放共享方式。分層接入模型的核心思想是開放授權頻譜給非授權用戶，但在一定程度上限制非授權用戶的操作，以免對授權用戶造成干擾，有頻譜下墊與頻譜填充2種。認知無線電中的頻譜分配主要基于2種接入策略:①正交頻譜接入。在正交頻譜接入中，每條信道或載波某一時刻只允許一個認知用戶接入，分配結束后，認知用戶之間的通信信道是相互正交的，即用戶之間不存在干擾(或干擾可以忽略不計)。②共享頻譜接入。在共享頻譜接入中，認知用戶同時接入授權用戶的多條信道或載波，用戶除需考慮授權用戶的干擾容限外，還需要考慮來自其他用戶的干擾。根據授權用戶的干擾容限約束，在上述2種接入策略下又可以分為以下2種頻譜接入模式:填充式頻譜接入和下墊式頻譜接入。對于填充式頻譜接入，認知用戶伺機接入“頻譜空穴”，它們只需要在授權用戶出現時及時地出讓頻譜而不存在與授權用戶共享信道時的附加干擾問題，此種方法易于實現，且不需要現有通信設備提供干擾容限參數。在下墊式頻譜接入模式下，認知用戶與授權用戶共享頻譜，需要考慮共用信道時所附加的干擾限制。

　　在不影響通信質量的前提下，進行功率控制盡量減少發(fā)射信號的功率，可以提高信道容量和增加用戶終端的待機時間。認知無線電網絡中的功率控制算法設計面臨的是一個多目標的聯(lián)合優(yōu)化問題，由于不同目標的要求不同，存在著多種折中的方案。根據應用場景的不同，現有的認知無線電網絡中的功率控制算法可以分成2大類:一是適用于分布式場景下的功率控制策略，一是適用于集中式場景下的功率控制策略。分布式場景下的功率控制策略大多以博弈論為基礎，也有參考傳統(tǒng)Adhoc網絡中功率控制的方法，從集中式策略入手，再將集中式策略轉換成分布式策略;而集中式場景下的功率控制策略大多利用基站能集中處理信息的便利，采取聯(lián)合策略，即將功率控制與頻譜分配結合或是將功率控制與接入控制聯(lián)合考慮等。

　　自適應傳輸可以分為基于業(yè)務的自適應傳輸和基于信道質量的自適應傳輸?；跇I(yè)務的自適應傳輸是為了滿足多業(yè)務傳輸不同的QoS需求，其主要在上層實現，不用考慮物理層實際的傳輸性能，目前有線網絡中就考慮了這種自適應傳輸技術。認知無線電可以根據感知的環(huán)境參數和信道估計結果，利用相關的技術優(yōu)化無線電參數，調整相關的傳輸策略。這里的優(yōu)化是指無線通信系統(tǒng)在滿足用戶性能水平的同時，最小化其消耗的資源，如最小化占用帶寬和功率消耗等。物理層和媒體控制層可能調整的參數包括中心頻率、調制方式、符號速率、發(fā)射功率、信道編碼方法和接入控制方法等。顯然，這是一種非線性多參數多目標優(yōu)化過程。

　　現有的分層協(xié)議棧在設計時只考慮了通信條件最惡劣的情況，導致了無法對有限的頻譜資源及功率資源進行有效的利用。跨層設計通過在現有分層協(xié)議棧各層之間引入并傳遞特定的信息來協(xié)調各層之間的運行，以與復雜多變的無線通信網絡環(huán)境相適應，從而滿足用戶對各種新的業(yè)務應用的不同需求?？鐚釉O計的核心就是使分層協(xié)議棧各層能夠根據網絡環(huán)境以及用戶需求的變化，自適應地對網絡的各種資源進行優(yōu)化配置。在認知無線電系統(tǒng)中，主要有以下幾種跨層設計技術:為了選擇合適的頻譜空穴，動態(tài)頻譜管理策略需要考慮高層的QoS需求、路由、規(guī)劃和感知的信息，通信協(xié)議各層之間的相互影響和物理層的緊密結合使得動態(tài)頻譜管理方案必須是跨層設計的。頻譜移動性功能需要同頻譜感知等其他頻譜管理功能結合起來，共同決定一個可用的頻段。為了估計頻譜切換持續(xù)時間對網絡性能造成的影響，需要知道鏈路層的信息和感知延遲。網絡層和應用層也應該知道這個持續(xù)時間，以減少突然的性能下降;另外，路由信息對于使用頻譜切換的路由發(fā)現過程也很重要。頻譜共享的性能直接取決于認知無線電網絡中頻譜感知的能力，頻譜感知主要是物理層的功能。然而，在合作式頻譜感知情況下，認知無線電用戶之間需要交換探測信息，因此頻譜感知和頻譜共享之間的跨層設計很有必要。在認知無線電系統(tǒng)中，由于多跳通信中的每一跳可用頻譜都可能不同，網絡的拓撲配置就需要知道頻譜感知的信息，而且，認知無線電系統(tǒng)路由設計的一個主要思路就是路由與頻譜決策相結合。

　　認知無線電應用場景

　　認知無線電系統(tǒng)不僅能有效地使用頻譜，而且具有很多潛在的能力，如提高系統(tǒng)靈活性、增強容錯能力和提高能量效率等?；谏鲜鰞?yōu)勢，認知無線電在民用領域和軍用領域具有廣闊的應用前景。

　　頻譜效率的提高既可以通過提高單個無線接入設備的頻譜效率，也可以通過提高各個無線接入技術的共存性能。這種新的頻譜利用方式有望增加系統(tǒng)的性能和頻譜的經濟價值。因此，認知無線電系統(tǒng)的這些共存/共享性能的提高推動了頻譜利用的一種新方式的發(fā)展，并且以一種共存/共享的方式使獲得新的頻譜成為可能。認知無線電系統(tǒng)的能力還有助于提高系統(tǒng)靈活性，主要包括提高頻譜管理的靈活性，改善設備在生命周期內操作的靈活性以及提高系統(tǒng)魯棒性等。容錯性是通信系統(tǒng)的一項主要性能，而認知無線電可以有效改善通信系統(tǒng)的容錯能力。通常容錯性主要是基于機內測試、故障隔離和糾錯措施。認知無線電對容錯性的另一個優(yōu)勢是認知無線電系統(tǒng)具有學習故障、響應和錯誤信息的能力。認知無線電系統(tǒng)可以通過調整工作參數，比如帶寬或者基于業(yè)務需求的信號處理算法來改善功率效率。

　　認知無線電所要解決的是資源的利用率問題，在農村地區(qū)應用的優(yōu)勢可以總結為如下。農村無線電頻譜的使用，主要占用的頻段為廣播、電視頻段和移動通信頻段。其特點是廣播頻段占用與城市基本相同，電視頻段利用較城市少，移動通信頻段占用較城市更少。因此，從頻率域考慮，可利用的頻率資源較城市豐富。農村經濟發(fā)達程度一般不如城市，除電視頻段的占用相對固定外，移動通信的使用率不及城市，因此，被分配使用的頻率利用率相對較低。由于農村地廣人稀，移動蜂窩受輻射半徑的限制，使得大量地域無移動通信頻率覆蓋，尤其是邊遠地區(qū)，頻率空間的可用資源相當豐富。

　　在異構無線環(huán)境中，一個或多個運營商在分配給他們的不同頻段上運行多種無線接入網絡，采用認知無線電技術，就允許終端具有選擇不同運營商和/或不同無線接入網絡的能力，其中有些還可能具有在不同無線接入網絡上支持多個同步連接的能力。由于終端可以同時使用多種無線網絡，因此應用的通信帶寬增大。隨著終端的移動和/或無線環(huán)境的改變，可以快速切換合適的無線網絡以保證穩(wěn)定性。

　　在軍事通信領域，認知無線電可能的應用場景包括以下3個方面。認知抗干擾通信。由于認知無線電賦予電臺對周圍環(huán)境的感知能力，因此能夠提取出干擾信號的特征，進而可以根據電磁環(huán)境感知信息、干擾信號特征以及通信業(yè)務的需求選取合適的抗干擾通信策略，大大提升電臺的抗干擾水平。戰(zhàn)場電磁環(huán)境感知。認知無線電的特點之一就是將電感環(huán)境感知與通信融合為一體。由于每一部電臺既是通信電臺，也是電磁環(huán)境感知電臺，因此可以利用電臺組成電磁環(huán)境感知網絡，有效地滿足電磁環(huán)境感知的全時段、全頻段和全地域要求。戰(zhàn)場電磁頻譜管理。現代戰(zhàn)場的電磁頻譜已經不再是傳統(tǒng)的無線電通信頻譜，靜態(tài)的和集重視的頻譜管理策略已不能滿足靈活多變的現代戰(zhàn)爭的要求?；谡J知無線電技術的戰(zhàn)場電磁頻譜管理將多種作戰(zhàn)要素賦予頻譜感知能力，使頻譜監(jiān)測與頻譜管理同時進行，大大提高了頻譜監(jiān)測網絡的覆蓋范圍，拓寬了頻譜管理的涵蓋頻段。

　　結束語

　　如何提升頻譜利用率，來滿足用戶的帶寬需求;如何使無線電智能化，以致能夠自主地發(fā)現何時、何地以及如何使用無線資源獲取信息服務;如何有效地從環(huán)境中獲取信息、進行學習以及做出有效的決策并進行調整，所有這些都是認知無線電技術要解決的問題。認知無線電技術的提出，為實現無線環(huán)境感知、動態(tài)資源管理、提高頻譜利用率和實現可靠通信提供了強有力的支撐。認知無線電有著廣闊的應用前景，是無線電技術發(fā)展的又一個里程碑。

　　計算機論文范文二：遠程無線管控體系的設計研究

　　1引言

　　隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展,測量船所承擔的任務呈現高密度、高強度的趨勢,造成碼頭期間的任務準備工作越來越繁重,面臨著考核項目多、考核時間短和多船協(xié)調對標等現實情況,如何提高對標效率、確保安全可靠對標成為緊迫的課題。由于保密要求,原研制的遠程標?？刂葡到y(tǒng)無法接入現有網絡,而鋪設專網的耗資巨大,性價比低,也非首選方案。近些年來,無線通信已經成為信息通信領域中發(fā)展最快、應用最廣的技術,廣泛應用于家居、農業(yè)、工業(yè)、航天等領域,已成為信息時代社會生活不可或缺的一部分[1],這種技術也為解決測量船遠程控制標校設備提供了支持。本文通過對常用中遠距離無線通信方式的比較,擇優(yōu)選擇了無線網橋,采用了橋接中繼的網絡模式,通過開發(fā)遠程設備端的網絡控制模塊,以及相應的控制軟件,實現了測量船對遠程設備的有效、安全控制。

　　2無線通信方式比較

　　無線通信技術是利用電磁波信號在自由空間中進行信息傳播的一種通信方式,按技術形式可分為兩類:一是基于蜂窩的接入技術,如蜂窩數字分組數據、通用分組無線傳輸技術、EDGE等;二是基于局域網的技術,如WLAN、Bluetooth、IrDA、Home-RF、微功率短距離無線通信技術等。在中遠距離無線通信常用的有ISM頻段的通信技術(比如ZigBee以及其他頻段的數傳模塊等)和無線網絡技術(比如GSM、GPRS以及無線網橋等)?；贗SM頻段的數傳模塊的通信頻率為公共頻段,產品開發(fā)沒有限制,因此發(fā)展非常迅速,得到了廣泛應用。特別是近年來新興的ZigBee技術,因其低功耗、低復雜度、低成本,尤其是采用自組織方式組網,對網段內設備數量不加限制,可以靈活地完成網絡鏈接,在智能家居、無線抄表等網絡系統(tǒng)開發(fā)中得到應用[2]。但是,對于本系統(tǒng)的開發(fā)而言,需要分別研制控制點和被控制點的硬件模塊,并需通過軟件配置網絡環(huán)境,開發(fā)周期長,研制成本高,故非本系統(tǒng)開發(fā)的最優(yōu)方案。

　　GSM、GPRS這種無線移動通信技術已經成為人們日常生活工作必不可少的部分,在其他如無線定位、遠程控制等領域的應用也屢見不鮮[3],但是由于保密、通信費用、開發(fā)成本等因素,也無法適用于本系統(tǒng)的開發(fā)。而無線網橋為本系統(tǒng)的低成本、高效率的研發(fā)提供了有利支持,是開發(fā)本系統(tǒng)的首選無線通信方式。無線網橋是無線網絡的橋接,它可在兩個或多個網絡之間搭起通信的橋梁,也是無線接入點的一個分支。無線網橋工作在2•4GHz或5•8GHz的免申請無線執(zhí)照的頻段,因而比其他有線網絡設備更方便部署,特別適用于城市中的近距離、遠距離通信。

　　3系統(tǒng)設計

　　該遠程控制系統(tǒng)是以保障測量船對遠端標校設備的有效控制為目標,包括標校設備的開關機、狀態(tài)參數的采集等,主要由測量船控制微機、標校設備、網絡控制模塊、主控微機以及無線網橋等組成。工作流程為測量船控制微機或主控微機發(fā)送控制指令,通過無線網橋進行信息傳播,網絡控制模塊接收、解析指令,按照Modbus協(xié)議規(guī)定的數據格式通過串口發(fā)給某一標校設備,該標校設備響應控制指令并執(zhí)行;網絡控制模塊定時發(fā)送查詢指令,并將采集的狀態(tài)數據打包,通過無線發(fā)給遠程控制微機,便于操作人員監(jiān)視。網絡通信協(xié)議采用UDP方式,對于測量船控制微機、主控微機僅需按照一定的數據格式發(fā)送或接收UDP包即可。網絡控制模塊是系統(tǒng)的核心部件,是本文研究、設計的重點。目前,常用的網絡芯片主要有ENC28J60、CP2200等,這里選用了ENC28J60,設計、加工了基于STC89C52RC單片機的硬件電路。通過網絡信息處理軟件模塊的開發(fā),滿足了網絡信息交互的功能要求;通過Modbus串口協(xié)議軟件模塊的開發(fā),滿足了標校設備監(jiān)控功能,從而實現了系統(tǒng)設計目標。

　　3.1組網模式

　　無線網橋有3種工作方式,即點對點、點對多點、中繼連接。根據系統(tǒng)的控制要求以及環(huán)境因素,本系統(tǒng)采用了中繼連接的方式,其網絡拓撲如圖1所示。從圖中可以清晰看出,這種中繼連接方式在遠程控制端布置兩個無線網橋,分別與主控點和客戶端進行通信,通過網絡控制模塊完成數據交互,從而完成組網。

　　3.2安全防范

　　由于是開放性設計,無線網絡安全是一個必須考慮的問題。本系統(tǒng)的特點是非定時或全天候開機,涉密數據僅為頻點參數,而被控設備自身均有保護措施(協(xié)議保護)。因此,系統(tǒng)在設計時重點考慮接入點防范、防止攻擊,采取的措施有登錄密碼設施、網絡密匙設置、固定IP、對數據結構體的涉密數據采取動態(tài)加密等方式,從而最大限度地防止了“被黑”。同時,采用了網絡防雷器來防護雷電破壞。

　　3.3網絡控制模塊設計

　　3.3.1硬件設計

　　網絡控制模塊的功能是收命令信息、發(fā)狀態(tài)信息,并通過串口與標校設備實現信息交互,其硬件電路主要由MCU(微控制單元)、ENC28J60(網絡芯片)、Max232(串口芯片)以及外圍電路組成,其電原理圖如圖2所示。硬件設計的核心是MCU、網絡芯片的選型,本系統(tǒng)MCU選用的STC89C52RC單片機,是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,可直接使用串口下載,為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。ENC28J60是由M-icrochip公司出的一款高集成度的以太網控制芯片,其接口符合IEEE802.3協(xié)議,僅28個引腳就可提供相應的功能,大大簡化了相關設計。ENC28J60提供了SPI接口,與MCU的通信通過兩個中斷引腳和SPI實現,數據傳輸速率為10Mbit/s。ENC28J60符合IEEE802.3的全部規(guī)范,采用了一系列包過濾機制對傳入的數據包進行限制,它提供了一個內部DMA模塊,以實現快速數據吞吐和硬件支持的IP校驗和計算[4]。ENC28J60對外網絡接口采用HR911102A,其內置有網絡變壓器、電阻網絡,并有狀態(tài)顯示燈,具有信號隔離、阻抗匹配、抑制干擾等特點,可提高系統(tǒng)抗干擾能力和收發(fā)的穩(wěn)定性。

　　3.3.2軟件設計

　　網絡控制模塊的軟件設計主要包括兩部分,一是基于SPI總線的ENC28J60的驅動程序編寫,包括以太網數據幀結構定義、初始化和數據收發(fā);二是Modbus協(xié)議編制,其軟件流程如圖3所示。

　　3.3.2.1ENC28J60的驅動程序編寫

　　(1)以太網數據幀結構符合IEEE802.3標準的以太網幀的長度是介于64~1516byte之間,主要由目標MAC地址、源MAC地址、類型/長度字段、數據有效負載、可選填充字段和循環(huán)冗余校驗組成。另外,在通過以太網介質發(fā)送數據包時,一個7byte的前導字段和1byte的幀起始定界符被附加到以太網數據包的開頭。以太網數據包的結構如圖4所示。(2)驅動程序編寫1)ENC28J60的寄存器讀寫規(guī)則由于ENC28J60芯片采用的是SPI串行接口模式,其對內部寄存器讀寫的規(guī)則是先發(fā)操作碼<前3bit>+寄存器地址<后5bit>,再發(fā)送欲操作數據。通過不同操作碼來判別操作時讀寄存器(緩存區(qū))還是寫寄存器(緩沖區(qū))或是其他。2)ENC28J60芯片初始化程序ENC28J60發(fā)送和接收數據包前必須進行初始化設置,主要包括定義收發(fā)緩沖區(qū)的大小,設置MAC地址與IP地址以及子網掩碼,初始化LEDA、LEDB顯示狀態(tài)通以及設置工作模式,常在復位后完成,設置后不需再更改。3)ENC28J60發(fā)送數據包ENC28J60內的MAC在發(fā)送數據包時會自動生成前導符合幀起始定界符。此外,也會根據用戶配置以及數據具體情況自動生成數據填充和CRC字段。主控器必須把所有其他要發(fā)送的幀數據寫入ENC28J60緩沖存儲器中。另外,在待發(fā)送數據包前要添加一個包控制字節(jié)。包控制字節(jié)包括包超大幀使能位(PHUGEEN)、包填充使能位(PPADEN)、包CRC使能位(PCRCEN)和包改寫位(POVERRIDE)4個內容。4)ENC28J60接收數據包如果檢測到EIR.PKTIF為1,并且EPKTCNT寄存器不為空,則說明接收到數據,進行相應處理。

　　3.3.2.2ModBus協(xié)議流程

　　本系統(tǒng)ModBus協(xié)議的數據通信采用RTU模式[5],網絡控制模塊作為主節(jié)點與從節(jié)點(標校設備)通過串口建立連接,主節(jié)點定時向從節(jié)點發(fā)送查詢命令,對應從節(jié)點響應命令向主節(jié)點發(fā)送設備狀態(tài)信息。當偵測到網絡數據時,從ENC28J60接收數據包中解析出命令,將對應的功能代碼以及數據,按照Modbus數據幀結構進行組幀,發(fā)送給從節(jié)點;對應從節(jié)點響應控制命令,進行設備參數設置。

　　4系統(tǒng)調試與驗證

　　試驗調試環(huán)境按照圖1進行布置,主要包括5個無線網橋、1個主控制點、2個客戶端、1塊網絡控制模塊板以及標校設備等,主要測試有網絡通信效果、網絡控制能力以及簡單的安全防護測試。測試結論:網絡連接可靠,各控制點均能安全地對遠端設備進行控制,具備一定安全防護能力,完全滿足遠程設備控制要求。

　　5結束語

　　本文從實際需要出發(fā),通過對當下流行的無線通信技術的比較,選用無線網橋實現遠控系統(tǒng)組網;通過開發(fā)網絡控制模塊,以及相應的控制軟件編制,研制了一套用于測量船遠程控制設備的系統(tǒng)。經幾艘測量船的應用表明,采用無線網橋進行組網完全滿足系統(tǒng)設計要求,具有高安全性、高可靠性、高擴展性等優(yōu)點,在日趨繁重的保障任務中發(fā)揮了重要的作用。本系統(tǒng)所采用的無線組網方法,以及硬件電路的設計方案,對其他相關控制領域均有一定的參考價值。