嵌入式无线应用

只需观察设备间成功传输的数据包占所有数据包的比例就能判断出无线链接的可靠性。在许多情况下，提高成功传输率可能只会增强用户的使用体验。但是，在安全和医疗设备等特定应用中，成功传输率是一个不容忽视的关键要求。 在典型的低功耗射频系统中，信道以一定的数据速率发送和接收数据包。工程师常常采用频率捷变技术来增强可靠性，让系统在面临当前信道噪声过大、导致数据包丢失的情况下主动选择噪声较低的信道。具有频率捷变的系统要求收发器能够快速切换信道，而且需要协议栈能够告诉收发器选择哪个信道。大多数低功耗 2.4ghz 收发器都能迅速切换信道，但并非所有的协议栈都具有内置的频率捷变。最新型 zigbee 2007 pro 规范和赛普拉斯专有的cyfi star网络协议都具有可防御干扰的频率捷变。 不过，频率捷变自身还远不足以确保 2.4ghz 频带内的无忧安全连接。在一些采用频率捷变的实施方案中，系统仅在数据包大量丢失而引发网络连接故障时才切换信道。因为只能在网络连接发生故障后才会启用新的低噪声信道，这种性能并不理想。鉴于此，频率捷变尚不足以预防系统故障，而仅能从故障中恢复而已。恢复功能对可以容许随机数据包丢失的体育休闲类应用可能已经足够了，但有些应用(如医疗设备和工业过程控制)则不能容许数据包有过多的丢失。

设计电池供电型无线设备的嵌入式系统工程师主要关心的是收发器的电流消耗规范。例如，工程师可能需要在以下两种收发器之间做出选择:一种在收发模式下耗电 10 ma，在睡眠模式下耗电 0.5 μa，而另一种的耗电量则翻了一番，收发模式和睡眠模式下分别为 20 ma 和 1 μa。我们可能认为工程师会选择功率减半的收发器，不过这还需要从其他角度加以考虑。 就某个应用而言，假定第一部收发器在 90% 的时间内都处于睡眠状态，其平均耗电量约为1ma (10ma×10%+0.5μa×90%)。此外，我们再假定另一个收发器使用了 dsss 技术，由于抗噪性的提高，其重复发送数据所需要的时间少于第一部收发器。就相同的应用而言，如果第二部收发器由于采用了dsss 技术而睡眠时间比第一部收发器多出5% 的话，则第二部收发器的平均耗电量也约为 1ma (20ma×5%+1μa×95%)。

功耗是射频工程师面临的另一大关键问题。许多嵌入式无线应用都要求电池供电的产品能够持续工作达数年之久，而不是仅持续几个星期或几个月。工程师不能仅采用超低电流消耗的射频组件来优化系统效率。大多数低功耗收发器在睡眠模式中的耗电量都比其在收发模式中的低 1000 倍，因此工程师必须设法减少过多的重复发送循环并尽可能延长系统的睡眠时间。工程师可通过动态数据速率和动态输出功率技术解决可靠性和功率效率问题。

频率捷变的另一不足之处在于其假定相关射频频谱中总是存在一条无噪声的信道。在 2.4ghz 频带中，802.11g 路由器等设备要占用 22 mhz 的带宽，而 802.11n 路由器则会占用多达 40 mhz 的带宽。仅两台 wi-fi 路由器就足以占用整个 2.4ghz 频带了，而其他系统很难再找到未占用的低噪声信道，因而降低了频率捷变的有效性。 优化可靠性 尽管频率捷变自身还不足以提供全面的可靠性，不过我们可通过实施动态数据速率来增强稳健性，从而确保 2.4ghz 频带内的无忧安全连接。"动态数据速率"是指系统实时自动变换数据传输速率的能力。显而易见，人们似乎总是倾向使用最大传输速率。例如，就手机而言，apple iphone可以在移动环境增强型数据速率全局系统 (edge)、第三代 (3g) 和 wi-fi 协议之间无缝切换，从而为用户提供尽可能高的数据速率。

嵌入式系统(Embedded System)--"嵌入到特定设备中的计算机系统。

一、定义:

嵌入式系统是一种"完全嵌入到受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统"。

嵌入式系统是相对桌面系统来讲的，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。作为系统核心的微处理器又包括三类:微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式微处理器(MPU)。嵌入式比较准确一个定义如下:系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

二、说明:

受控器件:

1.消费电子:mp3、手机、电梯、汽车...

2.智能家电:数字电视、微波炉、数码相机、空调...

3.网络设备:交换机、路由器...

4.医疗仪器:..各种医疗器械...

5.航天设备:卫星、航天飞机、月球探测仪...

6.工业控制:控制主机，智能监控...

计算机系统:包括硬件和软件系统、且软、硬件均可裁剪,但必须有最小系统要求。

无线监控应用范围广、分布散的安全监控、交通监控、工业监控、家庭监控等众多领域。如:

·取款机、银行柜员、超市、工厂等的无线监控

·看护所、幼儿园、学校提供远程无线监控服务

·电力电站、电信基站的无人值守系统

·石油、钻井、勘探等无线监控系统

·智能化大厦、智能小区无线监控系统

·流水线无线监控系统，仓库无线监控系统

·森林、水源、河流资源的远程无线监控

·户外设备无线监理

·桥梁、隧道、路口交通状况无线监控系统

·旅游景区、大型厂区、建筑工地无线视频传输系统

·森林防火无线视频传输系统

·港口、码头、边防检查站无线视频传输系统

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本书以Altera工公司开发的Nios嵌入式处理器软核为例，介绍了嵌入式处理器的组成原理和开发应用。全书分为6章:第1、2章介绍嵌入式处理器的组成原理，主要介绍嵌入式处理器的系统组件;第3、4章介绍嵌入式处理器的开发环境，包括硬件开发环境和软件开发工具SOPC Builder、QuartusⅡ以及嵌入式软件开发开具GNUPro的使用;第5、6章结合实例介绍嵌入式处理器的应用，主要介绍Nios系统设计和C程序编程与调试。

本书将Nios嵌入式处理器和现场可编程门阵列(FPGA)紧密结合起来，将系统设计和软件编程融为一体，综合了数字逻辑电路、微机原理和接口技术以及C语言程序设计，内容新颖，实用性强，特别适合于研究和开发各种嵌入式系统的工程师和研究人员阅读，同时也可以作为计算机应用系统课程的教材以供相关专业的本科生研究生学习和参考。