时间：2023-04-01 10:30:29
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异步延迟采样（ADS）
ADS通过加入延迟线对光信号在一个比特周期内进行两次采样，获取信号的相图［10］，即二维幅度直方图，并进行传输损伤分析。采用ADS技术的OPM模块结构如图1（a）所示，待测的WDM光信号以带宽为1nm的光带通滤波器（BPF）进行选通，滤除相邻信道光信号功率，但不影响选通信道的被监测光信号的波形状态；光电探测器（PD）输出电信号经带宽为0．8倍信号符号率的低通电滤波器（LPF）消除带外噪声干扰；再进行3dB分路，一路以可调电延迟线（VDL）引入Δt延迟；最后以外部图1ADS原理。（a）ADS光性能监测器结构图；（b）10Gb／sNRZ－OOK半比特ADS示意图Fig．1PrincipleofADS．（a）StructureofthedelaytapsamplingOPMmonitor；（b）halfbitdelaytapsamplingof10Gb／sNRZ－OOK时钟驱动的低采样速率的模数转换器（ADC）对两路电信号进行采样并对采样后数据做进一步处理。以10Gb／sNRZ－OOK信号为例说明半比特ADS原理，如图1（b）所示。其中Tb＝100ps为信号比特周期；以可调电延迟线设定3dB分路之后的一路电信号延迟时间为Δt＝50ps，即半比特延迟；如采用80MSPS的14－bit分辨率双输入ADC，例如AD9644，进行异步降频采样，则采样周期Ts＝12．5ns，Ts与Tb无关，且TsTb；双路ADC的每次采样包含两个采样点E（xi）和E（yi），对应的时间差为Δt，将两路采样点进行幅度值的归一化，之后再以X－Y模式做二维散点图可得ADS相图。在NRZ－OOK半比特ADS相图中，沿45°对角线的两端代表0、1电平的不同组合状态（0，0）和（1，1）；其间的过渡点对应眼图中波形的上升和下降沿，沿－45°对角线的最大宽度反映其斜率。ADS相图中包含被测信号相同或相邻比特周期间的过渡态信息，能够反映信号波形受传输损伤影响的状态，可用作OPM。
OPM仿真验证
对光信号速率、码型调制格式透明，并能同时监测多种传输损伤是OPM技术的核心要求。在10Gb／s及更低速率系统中，NRZ－OOK为代表的强度调制直接检测（IM－DD）系统因调制和接收器件简单、成本低而占据主导地位。但在40Gb／s及更高速率的系统中，由于CD和PMD容限的降低和对频谱效率要求的提高，NRZ－OOK调制不再适用于长距离传输。而以相位辅助强度调制，如ODB，也称相位整形二进制传输（PSBT）和相位调制，如RZ－DPSK等为代表的先进调制格式由于损伤阈值高、频谱效率高而受到重视［20］。以上述三种码型调制格式为监测对象，基于OptiSIM4．0商业仿真软件平台构建采用ADS和ANN技术的OPM仿真系统，验证所提出方案的透明性和损伤参数集总监测能力。
110Gb／sNRZ－OOK
10Gb／sNRZ－OOK光性能监测系统如图3（a）所示，1550nm连续光源（CW）经工作于正交传输点的无啁啾马赫－曾德尔调制器（MZM）进行外调制产生NRZ信号，数据源为10Gb／s伪随机二进制序列（PRBS），其序列长度为27－1。级联的掺铒光纤放大器（EDFA）和可调光衰减器（VOA）用于调整系统的OSNR值，通过设置不同单模光纤（SMF）的传输距离和CD、PMD系数来模拟不同程度的CD和DGD传输损伤，入纤光功率保持为0以消除非线性效应影响。包含损伤的光信号一部分经PD光电转换后以示波器（OSC）显示眼图作为参考，另一部分经ADS监测器进行Δt＝50ps，即半比特延迟采样和数据采集，最后通过提取相图特征参量对ANN模型进行多损伤监测的训练和测试。光通信性能监测系统图中的细实线代表电路连接，粗实线代表光路，而虚线代表信号数据，下同。NRZ信号在不同损伤条件下的眼图与相图如图3（b）所示，OSNR导致信号1电平和过渡点幅度分布展宽；CD和DGD均导致信号时域展宽，但CD导致信号消光比降低，相图点沿45°对角线外扩，而DGD导致信号波形三角化，相图出现非对称性。根据不同损伤参数特点，提取相图特征参数，其中珡m和σm分别为相图采样点到原点距离的均值和标准差；珋θ为相图采样点角度平均值；Qd＝（μ1－μ0）／（σ1＋σ0）类似眼图中Q值的定义，以相图中沿45°对角线上采样点区分0、1电平，求其均值和标准差得对角线Q值。以上述4个参数构成如图3（c）所示ANN模型的输入向量，OSNR，CD，DGD参数构成输出向量，MLP－3包含26个隐元，采用拟牛顿（Quasi－Newton）算法作为训练算法，ANN的训练使用张齐军教授开发的NeuroModeler软件包。为了验证ANN模型监测传输损伤的性能，以125组不同损伤条件下相图参数构成训练样本，其中OSNR分别为40，36，32，28，24dB；CD分别为0，200，400，600，800ps／nm；DGD分别为0，12，24，36，48ps，对ANN进行训练。在训练完成后，以另外的64组不同损伤参数，其中OSNR分别为38，34，30，26dB；CD分别为100，300，500，700ps／nm；DGD分别为6，18，30，42ps，构成测试样本对ANN的预测输出进行测试。10Gb／sNRZ－OOK光性能监测结果如图4所示，其中ANN模型在200次迭代之后的训练误差Etrain＝0．008，ANN模型预测输出与测试样本相关系数Rc＝99．3％，损伤参数监测的均方根误差分别为EOSNR＝0．1dB，ECD＝8．34ps／nm和EDGD＝0．92ps，在监测损伤参数的测量范围内，监测误差小于5％。
240Gb／sODB
40Gb／s光通信系统与10Gb／s系统相比，CD容限减小16倍，PMD容限减小4倍，NRZ－OOK调制的无电中继再生可传输距离大大缩短。ODB调制格式采用三电平调制，非连续的相邻1电平之间相位相差π，在CD、PMD或滤波器效应引入波形展宽时，产生干涉相消，使0电平保持低电位，从而大幅提高其对色散损伤的阈值，而且其频谱较NRZ－OOK调制更窄，有利于窄信道间隔的WDM传输［20］。同时，ODB调制格式只需改动发射机，而接收机不变，在性能和复杂度之间实现折中。40Gb／sODB光性能监测系统如图5（a）所示，信号源产生40Gb／sPRBS，其序列长度为27－1，首先进行双二进制预编码，之后经带宽为10GHZ的低通滤波器产生三电平驱动信号，在工作于传输零点的MZM中对1550nm的CW光源进行外调制得ODB信号，入纤功率保持为0，消除非线性效应影响。光纤链路中OSNR、CD和PMD三种传输损伤的模拟与眼图监测部分与4．1中相同，ADS监测器的延迟为半比特，即Δt＝12．5ps。不同损伤条件下的ODB信号眼图与ADS相图如图5（b）所示，OSNR降低导致0、1电平和过渡点幅度值均匀展宽；CD导致波形三角化，相图中第3象限采样点外扩；DGD导致波形斜率降低，消光比减小，相图点沿对角线方向闭合。根据相图变化特点提取特征参数，其中珡m、σm、珋θ和Qd与4．1中相同，σm3为相图第3象限采样点到原点距离的标准差。以相图特征参数为输入向量，监测损伤参数为输出向量构造ANN模型如图5（c）所示，采用拟牛顿训练算法，隐元数目为32个。以125组不同的传输损伤组合构成训练样本，其中有OSNR分别为42，38，34，30，26dB；CD分别为0，40，80，120，160ps／nm；DGD分别为0，4，8，12，16ps，对ANN进行训练。以64组不同的传输损伤组合构成测试样本对训练完成的ANN模型进行预测输出的检验，其中有OSNR分别为40，36，32，28dB；CD分别为20，60，100，140ps／nm；DGD分别为2，6，10，14ps。监测结果如图6所示，ANN模型训练误差Etrain＝0．031，预测输出与测试样本相关系数Rc＝97．6％，损伤监测均方根误差为EOSNR＝0．72dB，ECD＝3．24ps／nm和EDGD＝0．49ps，测量范围内的监测误差小于5％。
340Gb／sRZ－DPSK
在RZ－DPSK调制格式中，由于采用了平衡光电探测（BPD），其达到相同误码率所需的OSNR值要求比OOK调制格式要低3dB，即接收机灵敏度提高一倍。对于受到光放大器自发辐射噪声限制的长距传输系统而言，使用RZ－DPSK调制可使无电再生中继可传输距离增加一倍，2003年以后的陆基和海缆长距大容量光通信系统中，DPSK和差分四相移键控（DQPSK）调制逐渐取代OOK而成为主流［21］。40Gb／sRZ－DPSK光性能监测系统如图7（a）所示，序列长度为27－1的40Gb／sPRBS经差分预编码后在工作于传输零点的MZM1中对CW光源进行相位信息加载，再采用40GHz正弦时钟信号在工作于正交传输点的MZM2中进行RZ码型调制，最终获得50％占空比的RZ－DPSK信号。光纤链路中OSNR、CD和PMD三种传输损伤的模拟与4．1中相同，在加入传输损伤之后，部分光信号经过延迟干涉仪（DLI）解调和BPD平衡探测后，在OSC1中显示解调信号眼图；部分光信号直接PD检测，在OSC2中显示线路传输眼图；部分光信号进入ADS监测器，其延迟量设置为1bit，即Δt＝25ps。不同损伤条件下的RZ－DPSK信号的解调后眼图、线路传输传输眼图和ADS相图如图7（b）所示，OSNR降低导致信号波形和相图点幅度值的展宽；CD导致波形幅度值和消光比降低，相图点局部外扩；DGD导致两偏振态的信号产生相位差，在PD检测中干涉相消，使信号波形幅度值降低，相图点沿对角线方向缩短。根据相图变化的特点，提取与传输损伤变化有关的特征参量，其中珡m和σm与4．1中相同，珋θhalf为相图45°对角线以上采样点到原点的角度平均值，σθ为全部采样点到原点角度值的标准差，M为采样点到原点幅度最大值与最小值之差。以上述特征参数为输入向量，损伤参数为输出向量构造ANN模型如图7（c）所示，隐元数目为30，采用拟牛顿训练算法。以125组传输损伤组合构成训练样本，包括OSNR分别为36，32，28，24，20dB；CD分别为0，12，24，36，48ps／nm；DGD分别为0，3，6，9，12ps，对ANN进行训练。以64组不同的传输损伤组合构成测试样本对训练完成的ANN模型进行预测输出的检验，包括OSNR分别为34，30，26，22dB；CD分别为6，18，30，42ps／nm；DGD分别为1．5，4．5，7．5，10．5ps。监测结果如图8所示，ANN模型训练误差Etrain＝0．06，预测输出与测试样本相关系数Rc＝95．8％，监测均方根误差为EOSNR＝0．15dB、ECD＝1．74ps／nm和EDGD＝0．61ps，测量范围内的监测误差小于5％。
论文摘要：通过Bluetooth和UWB的技术对比及多角度的分析，证实了蓝牙+UWB作为下一代高速无线通讯技术的可能。
随着因特网、多媒体和无线通信技术的发展，人们与信息网络已经密不可分。当今无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈追求，作为无线通信技术一个重要分支的短距离无线通信技术正逐渐引起越来越广泛的观注。
1短距离无线通信技术简介
近年来，由于数据通信需求的推动，加上半导体、计算机等相关电子技术领域的快速发展，短距离无线与移动通信技术也经历了一个快速发展的阶段，WLAN技术、蓝牙技术、UWB技术，以及紫蜂(ZigBee)技术等取得了令人瞩目的成就。短距离无线通信通常指的是100m以内的通信，分为高速短距离无线通信和低速短距离无线通信两类。高速短距离无线通信最高数据速率>100Mbit/s，通信距离<10m，典型技术有高速UWB、WirelessUSB;低速短距离无线通信的最低数据速率<1Mbit/s，通信距离<100m，典型技术有蓝牙、紫蜂和低速UWB。
2蓝牙(Bluetooth)技术
“蓝牙(Bluetooth)”是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，也是目前国际上最新的一种公开的无线通信技术规范。它可以在较小的范围内，通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗的网络互联，使得近距离内各种通信设备能够实现无缝资源共享，也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通信。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此特别适用于小型的移动通信设备，使设备去掉了连接电缆的不便，通过无线建立通信。
蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础，采用高速跳频(FrequencyHopping)和时分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先进技术，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。蓝牙技术使得一些便于携带的移动通信设备和计算机设备不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线连接因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。打印机、PDA、桌上型计算机、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。目前蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz频带，通道带宽为lMb/s，异步非对称连接最高数据速率为723.2kb/s。蓝牙速率亦拟进一步增强，新的蓝牙标准2.0版支持高达10Mb/s以上速率(4、8及12～20Mb/s)，这是适应未来愈来愈多宽带多媒体业务需求的必然演进趋势。
作为一个新兴技术，蓝牙技术的应用还存在许多问题和不足之处，如成本过高、有效距离短及速度和安全性能也不令人满意等。但毫无疑问，蓝牙技术已成为近年应用最快的无线通信技术，它必将在不久的将来渗透到我们生活的各个方面。
3超宽带(UWB)技术
超宽带(Ultra-wideband—UWB)技术起源于20世纪50年代末，此前主要作为军事技术在雷达等通信设备中使用。随着无线通信的飞速发展，人们对高速无线通信提出了更高的要求，超宽带技术又被重新提出，并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通信方案。与常见的使用连续载波通信方式不同，UWB采用极短的脉冲信号来传送信息，通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz，因此最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通信的同时，UWB设备的发射功率却很小，仅仅是现有设备的几百分之一，对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声，因此从理论上讲，UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通信方式，它有望在无线通信领域得到广泛的应用。UWB的特点如下(1)抗干扰性能强：UWB采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。
(2)传输速率高：UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s，有望高于蓝牙100倍。
(3)带宽极宽：UWB使用的带宽在1GHz以上，高达几个GHz。超宽带系统容量大，并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。
(4)消耗电能少：通常情况下，无线通信系统在通信时需要连续发射载波，因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波，只是发出瞬间脉冲电波，也就是直接按0和1发送出去，并且在需要时才发送脉冲电波，所以消耗电能少。
(5)保密性好：UWB保密性表现在两方面：一方面是采用跳时扩频，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。
(6)发送功率非常小：UWB系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长了系统电源工作时间。
(7)成本低，适合于便携型使用：由于UWB技术使用基带传输，无需进行射频调制和解调，所以不需要混频器、过滤器、RF/TF转换器及本地振荡器等复杂元件，系统结构简化，成本大大降低，同时更容易集成到CMOS电路中。
参考文献：
要与新电能表进行通讯，除了要保证硬件回路没问题，通讯规约也要符合新电能表的要求，这主要体现在通信报文的正确识别上。要读取电能表的读数主要有以下通讯报文：（1）向电能表发出通讯请求西门子PLC发出的报文如下：（报文都以16进制ASCII码表示，下同）1B0203（1B代表ESC的ASCII码，02为电能表识别的报文开始位，03代表报文停止位。下面的所有报文都是以02开头，以03结尾）电能表接到请求信息后，返回一个确认报文如下：020606A403（其中第二位06代表ACK的ASCII码，跟着的06A4是这个报文的CRC校验码。（2）向电能表发送用户名和密码中调规定广蓄B厂所有的电能表一般用户的名称和密码如下：USERID:settime（不区分大小写）Password:cxb032（不区分大小写）PLC要登陆电能表必须向它发送正确用户名称和密码，报文如下：024C53455454494D452C43584230333200C02A03其中：02代表报文的开始位：4C代表登陆电能表的命令L（load）；53455454494D45代表settime；2C代表逗号；435842303332代表cxb032；00为密码结束的中止位；C02A为计算出的CRC校验码；03为停止位；这个报文转换为字母就是：02LSETTIME,CXB03200C02A03。待电能表收到报文并确认密码正确后，回复报文跟前面一样为：020606A403（3）读取电能表中的寄存器由于新电能表采用CRC校验，CRC校验中规定，如发现在除了头02，尾03的其他报文中，有02，03，10，11，13，就把此报文变为两个字节10，40+这个字节数据，这样做的目的是在数据体中区分一些特殊字符。因此要读取这些值，要依次发出4个报文给电能表，报文如下：0252016910537803025200692049030252104369751A030252104269462B03其中报文开头和结尾的02和03还是分别代表报文的开始和停止位。52代表电能表读取命令“R”（read）。接下来的0169/0069/104369/104269则分别代表0169、0069、0369和0269四个电能表寄存器号。105378/2049/751A/462B分别为4个报文的CRC校验码。电能表在依次收到读取报文后，也依次发出4个包含有寄存器数据的报文给RTU。报文格式大致举例如下：0252016900000000789A03等等其中00000000即为所需要0169寄存器中的电度值，它是一个4个字节的浮点数，采用IEEE浮点数表示形式，789A为假设的CRC校验码。
2西门子CP544的通讯协议
CP544卡是西门子S5系列的专门的点对点串口通讯卡。它有3种通讯协议，分别是RK512、3964和OPENDRIVER协议。其中前两种协议因为需要设置西门子PLC能识别的目的地址，所以只能在西门子系列的设备中使用。要与电能表进行通讯，只能采用OPENDRIVER协议。该协议的特点是不管通讯设备的地址，只需确定西门子PLC侧的发送地址和接收地址即可。图3为西门子PLC通过CP544卡与电能表通讯的示意图。在图3中，PLC程序将指定的发送数据块通过SEND发送程序块，在物理上经CP544通讯卡与新电能表进行串口通讯，将请求报文发送给电能表。而电能表中的数据报文也通过串口通讯方式经CP544卡再经过RECEIVE－ALL接收程序块存放到指定的接收数据块中。串口通讯一个最基本的要求就是通讯双方的通讯参数设置必须一致。根据电能表的要求，CP544卡有以下设置。通讯基本参数：通讯模式选择：MODE2Variableusefuldatalength（endcharacter）波特率：2400b/s数据位：8位停止位：1位奇偶校验：无流量控制：无字节传送监控时间：20ms第一个结束识别字节（endcharacter1）：03H（这个非常关键，设置03是为了与电能表的报文终止位相适应，否则通讯不能成功）第二个结束识别字节（endcharacter2）：00H另外数据接收地址也在CP544卡设置软件中进行设置如表2：在表2中，分别设置了CP544卡两个通讯接口的接收地址分别为DB11和DB12，接收字长最大为64个字。通讯接口从CP544卡到RS485/232转换器，再到电能表的通讯链路的通讯接口接线如图4所示。
3通讯程序编写
按照前面部分所述的报文收发格式及CP544的相关协议要求，对西门子PLC与电能表通讯的控制程序进行了重新编写和调试，在程序的编写调试过程中，解决了电能表报文应答式收发存储、电能表数据CRC校验码解码、不同数制格式的转换和临界数据显示不稳定等几个技术难点，实现了新的电能表与PLC的数据通讯，使得电度值在上位机上得以重新显示并自动打印。
4总结
无线通讯技术由于是无线接入式，因此具有灵活、快捷、高效的特点，它可以快速的地进行数据图像和文字语音的直接传输，不受时间和空间的限制。无线通讯技术加强了各国的经济和文化的交流，也方便了人们的生活。无线通讯技术还有可靠性高，机动性和可用性强的特点。由于无线通讯技术设备比较小，并且是通过无线接入的方式进行网络传输的，因此不受地震，雷雨等自然灾害的影响，即使在自然灾害很大的时候依旧可以保持信息畅通无阻的进行，保持网络的稳定性和可靠性。但是，无线通讯技术也有自己的缺点，比如信息的保密性较差，安全度不高的特点，因为是无线的传输，因此无线网络在传输信息的过程中很容易导致信息的泄露和信息拦截，因此在安全性上比较差。
2无线通讯技术的创新
2.1WirelessHART技术
WirelessHART技术运用的是网格状的组织网络，这样每一台设备都可以作为无线路由器来使用，它的功率更低，对于无线的传输的距离更远。网络中节点越多，网络可覆盖的范围越广，距离越远。而对于WirelessHART的频率为2.4GHz~2.4835GHz，这是国际通信联盟开放给工业、医学和科学三个主要机构使用的免费频段，因此WirelessHART技术不会对其他的通讯造成干扰。另外，在环保方面，WirelessHART技术的无线设备是微功率短距离的设备，这对于用户所担忧的网络功率就不论无线通讯技术创新与应用文/陈浩 孟夏无线通讯技术具有覆盖面积广、信息传递快、不受自然灾害的限制等特点，它是我们时代和科技不断发展的产物。无线通讯近些年也在不断的创新，和广泛的应用到我们的生活中来。这篇文章就是针对无线通讯技术创新与应用的讨论。摘要是问题了，不会对工作人员造成不良影响，它的发射功率为10MW，比手机使用的峰值还低。
2.23G和4G网络
目前在我国3G技术日渐成熟，TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA作为我国研发的3G无线通讯技术被广泛应用在各个领域，3G信号覆盖面积广，对于数据的传输快速，并且能支持语音信号和数据的传输和切换，这些3G技术已经发展成世界的主流，目前3G网络已经非常成熟，wcdma的技术的版本不断升级。目前，又出现了更高的覆盖率和通讯的技术，4G网络技术，目前4G技术还在刚刚起步的阶段，它更加的低成本，并且没有距离限制，这是对于3G的传输上的一些缺点和弊端做了一些调整和升级的网络传输，它更加的快捷，方便，数据传输量更大。3G和4G的优势越来越明显。
2.3WLAN网络
WLAN技术作为宽带的无线通讯网络，已经广泛应用到生活中，这种宽带无线式接入技术使网速更快、更灵活，它采用与商业一样的2.4GHz的波段。目前，WLAN宽带已经被广泛运用到办公室，家庭网络中。但是WLAN宽带的无线距离传输受到限制，只能在比较小的空间内才能接收到信号，传输数据，因此还没有被运用到更广泛的领域中。
2.4UWB技术
UWB技术是一种超宽带无线通讯技术，它是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此它的频谱范围非常广。它基本上是在3.1～10.6GHz频段中占用500MHz以上的宽带，因此它的功率很低，发射和接收数据比较简单，发射信号的功率谱密度低，定位精度高。因此UWB技术更适合运用在室内等密集多径的场所，它能够穿透墙壁，地面，身体系统，对于个人娱乐的局网是最具特色的无线通讯设施。
3无线通讯技术的应用
3.1工业中的运用
在工业生产中，无线通讯设备也在广泛的应用，并发挥着巨大的作用。其中比较运广泛的是，无线短程网和无线局域网。无线短程网功耗低，工作周期比较短，使收发信息的功耗降低，采用休眠模式。并且它数据传输可靠性高，同时预留了需要固定宽带的的专用空隙，避免了在信息传输过程中的碰撞和干扰。无线短程网还具有时延小的特点，无论是在休眠状态还是在激活状态下的时延都很短。另外，它还具有兼容性，通过网络协作建立自己的网络圈，加强课信息传递的可靠性。在工业中还经常用到的是无线局域网，它在工业发展上起着越来越大的作用。因为在工业自动化领域有很多的感应器、PLC、计算机、读卡器等等，这些设备的连接和信息传输都需要有一个控制网络，这些设备提供的通信接口通常是RS-232或RS-485，无线局域网将这些接口的设备都连接到一起，利用网络将信号互相转换，这样就使工业设备的通讯能力不断加强，还大大提高了信息处理能力，并且无线局域网覆盖广，这在现代工业自动化生产中，起着重要的作用。对安全防御管理、电信、光纤、生产设备自动化都有很多的应用。
3.2生活中的运用
无线通许科技现在已经广泛的运用到我们的生活中了。从之前的红外和蓝牙开始，已经被我们的手机、电脑、文曲星等很多的电子产品应用到生活中，我们可以通过无线通讯设备传输数据、图片、音频、视频，这不仅方便了我们的生活，也提高了我们的生活质量。随着科技的不断发展，通讯技术也在不断发展，从过去有线的网络，到现在WLAN已经广泛的应用于我们的家庭、办公室、娱乐场所和公共场合，人们随时随地都能通过无线网络获取数据。另外，GPS等系统也在不断的丰富我们的生活，在开车的时候我们可以通过GPS定位，寻找路线，搜附近的美食、找公交站点等等，这些无线通讯技术已经不断地影响我们的生活，并使我们的生活质量不断提高。
4总结
光强概率分布
通常认为在弱湍流条件下，光强起伏的概率密度满足对数正态分布，而在中、强湍流条件下则服从Gamma－Gamma分布［9］。对于通信距离几千米以内的无线光通信系统，考虑到孔径平均效应，光强起伏一般都看作弱起伏，服从对数正态分布。饶瑞中等［11］曾提出：根据湍流大气中激光对数强度的最低几阶中心矩，可以建立一种能准确地描述实际概率分布的最大似然概率分布模型。通常，实验数据的高阶矩的精度是较低的，只有较低级次的矩比较可靠。它应满足归一化条件，即μ0等于1。由归一化条件和4个矩方程构成5个未知系数λ0、λ1、λ2、λ3和λ4的非线性积分方程组。借助于五阶矩μ5和六阶矩μ6，再根据（9）式的形式推断它在无穷大时以指数趋于零，使用分部积分法可以得到λi的方程组，解得此方程组后系数λ0可以通过数值积分求得。
实验结果
本文的实验使用波长为670nm的半导体激光器作为发射光源，使用口径100mm的卡塞格伦望远镜作为接收天线，APD探测器被安放在望远镜焦点附近；探测器输出的信号被接入8位数据采集卡，由计算机软件进行采集和阈值判决。激光水平传输距离为1km，传输路径距离地面约10m，水面和陆地约各占一半。在提取数据过程中，时钟信号的累计误差可能导致数据的错位，因此使用连续激光来模拟一段时间的全“1”信号，而使用光阑阻断光路来模拟一段时间的全“0”信号，将两组数据的误码累加起来作为最终误码结果。实验时间选择在9月份的晴朗天气，持续进行24h，信号采集频率为10MHz，每次采集2×108个样本点，相邻两次采集相隔30min。由于经历了全天的变化，对数光强起伏方差跨越了近两个数量级，但是仍然满足弱起伏条件。由于误码率中虚警概率Pfalse不受湍流影响，使用正态分布计算的结果与拟合分布没有差别，因此本文主要研究光强起伏对漏警概率Pmiss的影响。计算中使用的参数i0、i1（1）和σ20是通过实验数据进行统计处理获得，其中i0和σ20分别为全“0”数据的统计均值和方差，而i1（1）在忽略光束扩展的影响时可以认为与全“1”数据的统计均值〈i1〉相等。（5）式中的参数2eBMF可以通过事先的系统标定得到，具体做法是：在无湍流影响的实验室环境中，使用探测器接收高稳定度激光器输出的连续激光并采集数据，对数据的统计均值和方差进行线性拟合，所得拟合直线的斜率即可作为参数2eBMF进行计算。对于实际大气湍流，单纯根据对数起伏方差σ2lnI衡量起伏强度并不可靠。由（6）式可知，除了平均信噪比和对数起伏方差，光强概率分布函数对系统性能的影响也有较大的影响。图1为在平均信噪比〈R1SN〉＝6、对数起伏方差σ2lnI＝0．035的条件下，同一天内两个不同时刻实测的漏警概率曲线。图中纵坐标为漏警概率Pmiss，横坐标为归一化判决阈值iT／〈i1〉，空心圆点对应的样本采集于凌晨3：00，实心圆点对应的样本采集于中午12：00。可以看出即使平均信噪比和对数起伏方差相同，系统性能仍然会由于光强概率分布的变化而产生几个数量级的波动。图2是实测数据以及使用（7）式和（10）式计算得到的概率分布直方图。图中横坐标为S，纵坐标代表S值落在某一区间内的概率，空心圆点代表从2×108个实测样本点直接获得的概率分布直方图，实线代表用极大似然拟合分布计算的结果，虚线代表使用对数正态分布计算所得结果，其中图2（a）和（b）所用样本对应的σ2lnI都为0．014。通过对大量数据的分析，可以看出大部分情况下正态分布和拟合分布与实际分布都比较接近，但是在某些情况下正态分布与实际分布的偏差较大，这也将导致漏警概率计算中的较大偏差。图3是24h内正态分布、拟合分布的计算结果与实测样本之间的相关系数变化曲线。图中实线代表正态分布与实测样本之间的相关系数，虚线代表拟合分布与实测样本之间的相关系数。总的来说，大部分情况下正态分布模型可以较好地描述实际分布，但是在某些时刻实际分布明显偏离正态分布，而拟合分布具有更高的相关性，以此分布模型进行仿真计算可以得到更准确的结果。图4为不同起伏强度条件下根据（6）式分别按照正态分布和拟合分布计算的漏警概率曲线。图中空心圆点代表从2×108个实测样本点直接获得的漏警概率，实线代表按照拟合分布计算的结果，虚线代表按照正态分布计算的结果。由于采样数据总量的限制，实测漏警概率的精度无法超出10－9量级，图中漏警概率实测值在个别点上显示为0，而采集卡的精度限制也导致实测漏警概率出现阶梯状。可以看出，随着对数起伏方差的增大和平均信噪比的减小，漏警概率的计算值和实测值都迅速升高，这与之前的研究相吻合；在测量精度范围内，使用拟合分布计算的结果基本上都与实测值相吻合，而使用正态分布计算的结果则在某些情况下偏差相对较大。正态分布计算结果与实测值之间的偏差可以通过光强概率分布的偏斜度和陡峭度反映出来。偏斜度和陡峭度的绝对值越小，偏差程度越小，反之亦然；当偏斜度为负时，实测值通常大于正态分布计算结果；当偏斜度为正时，实测值通常小于正态分布计算结果。对此现象可做出如下可能的解释：通信系统的归一化判决阈值一般都会被设置为0．5或更小。偏斜度和陡峭度的绝对值越小，实际概率分布与正态分布越接近，计算结果与实测值之间的偏差自然越小；当偏斜度为负时，实测光强低于判决阈值的概率大于正态分布，实测漏警概率也自然大于正态分布计算结果。
强度调制格式在高速光传输系统中的性能
对NRZ、RZ、CS-RZ、DRZ、MD-RZ这几种强度调制格式在高速单通道光传输系统中抗色散性能和抗非线性性能进行研究和分析，比较五种码型调制格式在色散容限，非线性容限，传输距离上的优势及不足，有利于光纤传输系统中选择合适的码型调制格式，降低系统的传输损伤，提高系统的传输性能。不同强度调制格式的抗非线性效应研究主要是通过改变入纤光功率，改变非线性效应对信号传输的影响，通过眼图张开度代价和Q因子这两个指标来评价系统性能。而研究强度调制格式的色散容忍度，则是通过增大色散系数，增强色散对信号传输的影响，通过眼图张开度代价来表征抗色散能力[4]。非线性效应对高速光纤通信传输系统中信号传输的影响十分严重，主要是因为随着传输速率的增高和传输距离的加长，光信号在光纤传输中受到的非线性效应会越显著。调制格式的非线性容忍度在很大程度上决定了各种调制格式的传输性能，研究不同相位调制格式在高速传输系统中的抗非线性能力很重要。由于光纤的非线性效应和色散关系紧密，因此采用的色散补偿方式不同，信号受到非线性效应的影响也不相同，引入较好的色散补偿方式可以减小非线性效应对信号的影响。我们忽略光纤的偏振模色散和光放大器的自发辐射对信号的影响，保留色散，在色散完全补偿的情况下，比较采用对称色散补偿时各种相位调制格式的抗非线性能力。利用OptiSystem光通信仿真软件对几种强度调制格式在高速单通道光传输系统中的抗非线性能力、抗色散能力进行仿真和比较，对强度调制格式的实现以及传输性能进行仿真分析，建立合理的光纤传输系统是关键。将几种强度调制格式分别在40Gb/s单信道光纤传输系统进行传输实验，具体分析NRZ、RZ、CSRZ、DRZ、MD-RZ调制格式的抗非线性效应能力、抗色散能力，具体的系统配置如图1所示。此系统包括光发送端、传输线路和光接收端三部分。光发送端主要包括不同调制格式的产生装置；传输线路包括50km标准单模光纤和10km色散补偿光纤以及光放大器；光接收端主要包括光滤波器、PIN检测器和分析仪。调制后的信号首先经过掺铒光纤放大器（EDFA）进行预放大，送入一个可调的衰减器，此衰减器用来控制光纤的入纤功率。每一跨段传输线路传输50km标准单模光纤，采用10km色散补偿光纤（DCF）进行色散补偿。采用的是对称补偿方式，即每一跨段用到三个EDFA补偿SMF和DCF的衰减，DCF位于两段SMF之间，两段SMF的距离相等。此系统中激光器的频率为193.1THz，传输链路由n个跨段组成。可以通过改变跨段数目来改变光纤传输距离。掺铒光纤放大器EDFA的增益指数为5dB，噪声指数为6dB。接收端采用的滤波器有贝塞尔光滤波器和低通贝塞尔滤波器两种：贝塞尔光滤波器是一个160GHz带宽，0dB插入损耗，深度100dB的一阶滤波器；低通贝塞尔滤波器的截止频率为32GHz，插入损耗0dB，深度100dB，阶数为4。PIN检测器响应率为1A/W，暖电流为10nA。接收端可通过3R再生器，直接连接到误码率分析仪，从分析仪中可以得到仿真数据，如误码率、Q因子、眼图等。
强度调制格式在高速光传输系统中的仿真
在高速光纤传输系统中，光信号会受到色散和非线性效应的双重影响，所以合理而有效地选择光纤参数对传输系统来说是非常重要的[5]。设置光纤的参数需要多次调试和完善，方可达到所需效果。通过衰减器控制光纤的入纤光功率，改变其大小引起光纤非线性的大小发生变化，然后测量受非线性影响的接收信号的眼图张开度，与背靠背情况下的眼图张开度进行比较，从而得到眼图张开度代价。通过比较达到规定的1dB眼图张开度代价时所允许的最大入纤光功率来比较NRZ、RZ、CSRZ、DRZ、MD-RZ调制格式的非线性容限。由于光纤的非线性效应和色散关系紧密，采用的色散补偿方式不同，信号受到非线性效应的影响也不相同，引入较好的色散补偿方式可以减小非线性效应对信号的影响。忽略光纤的偏振模色散和光放大器的自发辐射对信号的影响，保留色散，在色散完全补偿的情况下，比较采用对称色散补偿的情况下各种相位调制格式的抗非线性能力。从强度调制格式的眼图张开度代价随入纤光功率变化的仿真结果可以看出，这几种强度调制格式的眼张开代价都随着入纤光功率的增大而缓慢增加，其中MDRZ和DRZ有比较良好的抗非线性效应能力，达到1dB眼图张开度代价时，入纤光功率分别达到了5.6dBm和5dBm。这几种强度调制格式中，MD-RZ的非线性容限最大,抗非线性能力最好；DRZ次之；RZ和CSRZ的非线性容忍度相当；NRZ的非线性容限最小。总之，归零调制格式的抗非线性能力比非归零调制格式抗非线性能力要好。因为RZ和CSRZ调制格式受色散影响会导致光脉冲快速展宽和脉冲峰值功率迅速降低,所以受非线性的影响相对于NRZ码要小。通常用Q因子表征系统的误码率，来反映光传输系统的性能，在测试中，通过仿真比较，当入纤光功率为0dBm时，NRZ、RZ、CSRZ、DRZ和MD-RZ这五种强度调制格式的Q因子随传输距离的改变而变化。从强度调制格式的Q因子随传输距离变化的仿真结果显示，各种强度调制格式Q因子都随着传输距离的增加而减小，只是不同强度调制格式Q因子减小的幅度不同。入纤光功率较低，不会引起大的非线性效应，而且光纤的色散已经通过对称补偿方式完全补偿，该条件下主要是由于光放大器的自发辐射噪声限制了传输距离。在这几种强度调制格式中DRZ和MD-RZ的传输性能最好，因为它们的Q因子随传输距离的增加而下降地比较缓慢，比较适合长距离高速率系统传输；CSRZ调制格式的Q因子变化趋势小于RZ的Q因子变化趋势，说明CSRZ比RZ更适合长距离的传输。很明显可以看出，NRZ传输距离为600多千米时，Q因子已经下降到了6dB以下，所以NRZ调制格式不适合高速率长距离传输。我们比较了强度调制格式NRZ、RZ、CSRZ、DRZ和MD-RZ在高速单通道光传输系统中抗色散性能和抗非线性性能，以及这五种调制格式在色散容忍度、非线性容忍度、传输距离上的优势及不足。CSRZ、RZ抗非线性效应能力均强于NRZ码；在单信道传输系统中，DRZ和改进型的MDRZ调制格式的抗非线性性能比较好，适合长距离的传输。RZ的色散容忍度最小，NRZ比RZ有更高的频谱效率，因而有更好的色散容忍度。CSRZ码比RZ码有更高的频谱效率，更高的色散容忍度和非线性容忍度，更适合长距离传输。
由于现在市面上新出一款单片机SPCE061A，它非常有特色。本文主要介绍，利用SPCE061A和USB接口芯片PDIUSBD12来开发USB设备。SPCE061A单片机由台湾凌阳公司制造，SPCE061A单片机款式新颖，而且性价比极高。SPCE061A在2.6V~3.6V工作电压范围内的工作速度范围为0.32MHz~49.152MHz；2K字SRAM和32K字FLASH仅占一页存储空间；32位可编程的多功能I/O端口；两个16位定时器/计数器；低电压复位/监测功能；8通道10位模/数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式；双通道10位DAC方式的音频输出功能；指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能.....。较高的处理速度使SPCE061A能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。开发数字声音和语音识别产品，选择SPCE061A是一种最经济的选择。
本文所设计的USB设备系统的功能比较简单，它主要实现SPCE061A与PC机之间的简单通讯，是SPCE061A单片机的一种基本应用。这篇文章的主要目的是希望能够给读者起抛砖引玉的作用,开发者可以在这个基础上修改程序，轻松实现USB设备系统开发。本文所设计的系统具有三种简单功能：1.检测USB外设是否连接成功。2.通过点击PC端的应用软件上的按钮，可以点亮或熄灭与SPCE061A单片机IO口相连的LED灯。3.应用软件发送任意字符串到SPCE061A，SPCE061A接受、回送字符串，应用软件接受到字符串时，能够将它显示出来。
4.1系统组成
本USB通讯系统，主要由凌阳十六位单片机SPCE061A，Philips公司的USB接口芯片PDIUSBD12组成，系统框图如图3.10所示。
这个系统的基本工作流程为：PC端应用软件，发送ID0（为了使主机和设备方能同步，该系统定义了三个握手ID：ID0,ID1,ID2。）给PDIUSBD12，PDIUSBD12接收数据，产生中断通知SPCE061A单片机读取数据。SPCE061A如果读取的数据为ID0，那么发送ID0给PDIUSBD12；PC机端应用软件发送完数据后，读取外设发送的数据，如果读到的数据为ID0,那么弹出一个提示框，提示USB外设连接成功。此后PC机端的应用软件和USB外设之间的通讯都是通过ID来进行的。
4.2硬件设计
系统电路原理图如图3.11所示。其中PDIUSBD12用作实现PC机与SPCE061A单片机进行通信的高速通用并行接口。USB协议层的相关通讯协议通过PDIUSBD12来实现，它由硬件实现不需要固件的参与。SPCE061A单片机的主要作用：1.windows系统配置、枚举USB外设时，SPCE061A发送、接收相关的USB设备信息。2.windows系统配置、枚举USB外设成功后，根据接收到的ID,进行相应的操作，起控制作用。
SPCE061A内嵌32K的FLASH的存储空间、14个中断源,它在2.6~3.6V的工作电压范围内的工作速率范围为0.32MHz～49MHz，这使得它有较高的速率和存储空间来应付USB通讯。单片机SPCE061A与PDIUSBD12之间通讯采用中断方式，数据交换主要是靠SPCE061A单片机给PDIUSBD12发命令和数据来实现的。
PDIUSBD12通过这种方式来识别命令和数据：在ALE信号的下降沿时锁定地址，如果是奇地址，那么它接收的是命令；如果是偶地址，那么它发送或接收的是数据。PDIUSBD12的中断寄存器只要不为0,它的中断输出引脚（INT_N）就保持低电平，所以系统初始化时可将SPCE061A单片机的外部中断（下降沿触发）引脚IOB2设置为带上拉电阻输入。当PDIUSBD12的中断寄存器由零变为非零时，马上触发SPCE061A的外部中断，SPCE061A单片机在中断处理时，读取PDIUSBD12芯片的状态寄存器以清除中断寄存器中对应位，使得中断引脚变为高电平。这样使得SPCE061A可以在退出中断后，可随时响应外部中断。
图3.11中的LED1灯非常有用，它是PDIUSBD12的GOODLINK指示灯，在系统枚举时会根据通信的状况间歇闪烁，当PDIUSBD12被枚举和配置成功后，将一直点亮。随后在USB通信时会闪烁，这对调试非常有用。
4.3软件设计
USB设备的软件设计主要包括两部分：一、USB设备端的单片机软件，主要完成USB协议处理与数据交换。二、PC端的程序，由USB驱动程序和用户服务程序两部分组成，用户服务程序通过USB驱动程序通信，由系统完成USB协议的处理与数据传输。
该系统单片机端的软件流程如图3.12所示。SPCE061A单片机控制程序由三部分组成：第一、初始化SPCE061A和PDIUSBD12。第二、主循环部分，主要任务是判断标志位是否改变，如果改变则执行相应的程序，否则一直循环等待中断。第三、中断服务程序，主要任务是接收、发送数据，设置相应的标志位。主机首先要发令牌包给PDIUSBD12，PDIUSBD12接收到令牌包后就给单片机发中断，单片机进入中断服务程序，首先读PDIUSBD12的中断寄存器，判断USB令牌包的类型，然后执行相应的操作。因此，单片机程序主要就是中断服务程序的编写。在USB单片机程序中要完成对各种令牌包的响应，其中比较难处理的是SETUP包，主要是端点0的编程。
系统初始化部分包括系统时钟，IO口，中断设置（开外部中断），PDIUSBD12芯片软件复位、初始化。该主流程的核心部分是协议层的请求处理，它关系到PC机枚举USB外设成功与否。所以在调试单片机程序的时候，要特别注意Window对USB设备的枚举顺序。如果枚举成功，主机将找到新的设备，提示安装驱动程序；否则找到未知设备，USB外设不可用。
中断服务子程序的编写，采用混合编程，也就是说，在汇编程序中调用C函数，这样可以提高代码的可读性。中断服务子程序的流程如图3.13所示，有好几个地方，只做清中断处理，这是因为有些端点没有用到。它只作为一个程序接口，为扩展系统功能用。
目前编写主机的USB驱动程序主要采用三种方法。第一，使用WindowsDDK来编写驱动程序，难度很大，但是非常灵活；第二，使用DriverStudio开发工具来生成驱动程序；第三，使用Windriver开发工具来生成驱动程序。用后面两种方法来开发驱动程序的周期短，但是不灵活。本系统的驱动程序采用DDK编写，用户服务程序能够通过驱动程序与PDIUSBD12芯片中任意端点通讯，因此编写用户服务程序也是非常灵活的。
4.4总结
关键词：红外通讯协议嵌入式系统异步通信收发器状态机
红外和蓝牙协议是两种较流行的短距离无线通信协议。但目前蓝牙协议各大厂商尚未有一个统一的标准规范，加之硬件价格较为昂贵的缺点，因此市场上红外通信在手机、笔记本电脑等小型移动设备中仍然应用广泛，在嵌入式系统中的实际应用有着较高实际意义。
1红外协议背景
红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，其频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼眼看不到的光线。目前无线电波和微波已被广泛应用在长距离的无线通信中，但由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信场合点对点的直接线数据传输。为了使各种设备能够通过一个红外接口进行通信，红外数据协议（InfraredDataAssociation，简称IRDA）了一个关于红外的统一的软硬件规范，也就是红外数据通讯标准。
2红外协议基本结构
红外数据通讯标准包括基本协议和特定应用领域的协议两类。类似于TCP-IP协议，它是一个层式结构，其结构形成一个栈，如图1所示。
其中基本的协议有三个：①物理层协议（IrPHY），制定了红外通信硬件设计上的目标和要求，包括红外的光特性、数据编码、各种波特率下帧的包括格式等。为达到兼容，硬件平台以及硬件接口设计必须符合红外协议制定的规范。②连接建立协议（IrLAP）层制定了底层连接建立的过程规范，描述了建立一个基本可靠连接的过程和要求。③连接管理协议（IrLMP）层制定了在单位个IrLAP连接的基础上复用多个服务和应用的规范。在IrLMP协议上层的协议都属于特定应用领域的规范和协议。④流传输协议（TingTP）在传输数据时进行流控制。制定把数据进行拆分、重组、重传等的机制。⑤对象交换协议（IrOBEX）制定了文件和其他数据对象传输时的数据格式。⑥模拟串口层协议（IrCOMM）允许已存在的使用串口通信的应用象使用串口那样使用红外进行通信。⑦局域网访问协议（IrLAN）允许通过红外局域网络唤醒笔记本电脑等移动设备，实际远程摇控等功能。
整个红外协议栈比较庞大复杂，在嵌入式系统中，由于微处理器速度和存储器容量等限制，不可能也没必要实现整个的红外协议栈。一个典型的例子就是TinyTP协议中数据的拆分和重组。它采用了信用片（creditcard）机制，这极大地增加了代码设计的复杂性，而实际在红外通信中一般不会有太大数据量的传输，尤其在嵌入式系统中完全可以考虑将数据放入单个数据包进行传输，用超时和重发机制保证传输的可靠性。因此可以将协议栈简化，根据实际需求，有选择地实现自己需要的协议和功能即可。
3红外协议数据基本传输原理
由于硬件接口限制，嵌入式系统中红外通信的速率基本在9600bps～115.2kbps之间。这里是通过硬件电路板上的异步通信收发器（UART）进行红外数据编码和无线传输。在115.2kbps速率下红外采用RZI的编码调制方案，脉冲周期为3/16位周期。数据校验采用CRC16。其基本思想是将要发送的数据按照CRC16算法（CRC算法可以参考相关资料）进行打包校验，在接收时进行CRC解包并与常数OXF0B8比较，若匹配即数据校验无误。红外数据传输以帧为基本单位。帧是一些特定域的组合，其中红外协议底层字节包格式如图2所示。
各个域含义如下：STA为开始标志，即0x7E、ADDR为8位的地址域；DATA为数据域；FSC为16们的CRC校验码；STO标志帧结束，在接收两个连续的帧时必须至少有3个以上的1后则标志该帧有错误，设备会放弃该帧。在红外数据实际传输过程中，为了延时控制考虑，一般在数据帧头添加多个STA域，通常采用连续11个0x7E达到延时目的。在接收时，当收到多个STA域时当作一个来处理，多余的STA域被忽略。红外数据传输的状态机流程如图3所示。
下面对图2作几点说明：（1）数据传输时首先进行AddressDiscovery过程，在此过程中发广播帧，等待对方设备响应，收到响应帧后可以取得对方设备地址。（2）取得对方地址后，进行Connct过程，在此过程中将与对方设备协商传输参数，如波特率、数据包大小、轮转时间片等，之后建立连接。（3）建立完连接即进入InformationTransfer过程，进行数据校验，传输。其中按照一定算法进行时间片数据帧收发控制。（4）数据传输完毕后进入Disconnect过程，断开连接。（5）在AddressDiscovery过程中，有可能发现对方设备地址与本机设备地址有冲突，此时进入AddressConflictResolution过程，解决完设备冲突后再返回。
图3是一个标准的红外数据传输状态机流程，但在一些嵌入式设计方案中，出于省电等目的，可以不进入AddressDiscovery过程，也就是简化掉AddressDiscovery过程而转入Sniff过程。在探查一定时间后，若未收到对方设备响应帧，自动进入休眠状态，若收到对方设备响应帧，则进入正常的连接过程。同时，在连接过程与对方协商传输参数的过程中有一项窗口大小（windowssize）参数，它是指定接收方可缓冲多少个帧后再进行接收确认，其数值为1～7。在嵌入式系统存储空间有限的情况下，可以采用默认值1进行数据的简单确认，也就是接收到一个数据帧后立即进行确认。这样既节省了资源又使代码量更小，运行速度更快。
4嵌入式系统中红外协议实现设计
笔者采用Sitronix公司的ST2204电路板为硬件平台，处理芯片内核为65C02。ST2204电路板使用了集成的8位处理器，寻址能力达到了44M字节，并提供了低电压检测功能。由于2204集成了上述这些功能，非常适合省电、支持长电池寿命的手持移动设备嵌入式设计实现方案。在固件设计、软件设计方面采用了汇编语言。65C02上的汇编采用存储器映象方式，并广泛使用了零页寻址，因此使用起来十分方便、高效。整个设计实现可分为硬件设计和软件设计两部分。硬件设计包括电路设计和固件程序（Firmware）的编写；软件设计包括CRC数据编码校验、数据收发及主站（Primary）、辅站（Slave）状态要流程实现等。
在硬件设计方面根据对设备的需求和硬件板芯片性能，可以设计出相应的电路在仿真板上进行实验。固件程序和编写可采用分块的方法，例如初始化（Initilize）模块、中断处理（Interrupt）模块、时钟（Timer）事件处理模块等。初始化模块可根据硬件板的指南说明（Specification）提供的各个寄存器值设备初始化参数；中断处理模块可按照中断向量表提供的入口地址编写，其基本要求短小精悍，运行的时钟周期与微处理器频率和设备需求的波特率紧密相关。时钟事情处理可根据硬件板提供的基本时钟设备不同的时钟精度，以满足不同的需求。在红外传输实际设计中定时器主要用于三个方向：第一是sniff探查过程中主站发广播帧后辅站超时未响应的处理；第二是超时重发控制；最后一个是数据传输过程中轮转时间片的控制。其中第三个方面要求的精度比较高，红外协议制定的标准是在25ms～85ms之间。因此有必要把超时处理放在中断处理。在程序编写时使用信号量和程序计数器进行时间控制。其基本思路得设备一个程序计数器进行累加计时，当各自事情时间到达时分别设置三个信号量来标志事件处理，当事件处理完毕后重置各自信号量，转入重新计时。
在软件设计方面，要对发送的数据进行帧包装（FrameWrapper），添加CRC16校验，用汇编实现CRC算法比C稍微复杂些。一个主要的技巧是将要进行校验的数据地址和CRC数据表的索引地址置入一个零页的内存地址中，采用通用寄存器对其进行间接寻址。这样就实现了C语言中的指针效果，可以比较方便地查询CRC表。在数据收发应用中，分为主站（Primarystation）和辅站（slavestation）两种角度。主站角度负责发起，建立连接，进行时间片轮转调度等。辅站主要负责应答，响应命令。在一定条件下主站辅站角度可以互换，主辅站均可收发数据。
收发数据的中断函数最重要也是底层的核心所在。在接收方首先公进行硬件初始化，设置UART接收初始化状态并进行中断允许标志设置（具体设置可以参考所选择的电路板说明）等。当红外数据到达后即会触发一个UART中断，系统处理完当前事件后便会根据中断向量表提供的入口地址调用接收中断处理接收数据。在接收过程中，UART会搜索匹配开始位和结束标志。接收完毕后，返回系统调用程序。在实际应用中，当接收完数据后，即可按装收帧控制域判断帧类型，并结合接收站所处的相应状态机进行流程处理。下面是红外接收数据的中断程序源码：
/*******************************************
*UARTReceiverInterruptServiceRoutine
********************************************/
ISR_URX:
pha
phx；压栈，保存通用寄存器值
cld；清空十进制标志位
ldx#00001100B；允许接收，并设置可以接收下一字节
stx<USTR
ldxmBagLen
cpx#IrDAb_BAG_LEN;一个包的长度
bcsferr_over;溢出否
lda<UDATA
stamReadBuff,x;写数据
lda<USTR
stamIrdaByteFlag;保存状态标志位
incmBagLen;计数器++
bra?exit
?err_over;
smb0<mzIrdaBagFlag;溢出标志位
?exit;
plx;出栈，恢复通用寄存器值
pla
rti
【关键词】即时通讯软件专业化ICQQQ贸易通阿里旺旺
一、即时通讯的概念
即时通讯(Instantmessaging，简称IM)是一个终端连往一个即时通讯网路的服务，允许两人或多人使用网路即时的传递文字讯息、档案、语音与视频交流。即时通讯不同于e-mail在于它的交谈是即时的。大部分的即时通讯服务提供了presenceawareness的特性——显示联络人名单，联络人是否在线上与能否与联络人交谈。即时通讯比传送电子邮件所需时间更短，而且比拨电话更方便，无疑是网络年代最方便的通讯方式。目前中国最流行的有QQ、MSN、GoCom、POPO、UC、LAVA-LAVA等，而国外主要使用ICQ、MSN。在当今社会，即时通讯软件以迅雷不及掩耳之势渗透蔓延到人们的日常生活之中，也由此引发了即时通讯软件业内连年的厮杀与混战。
二、即时通讯的发展历程
ICQ是即时通讯当仁不让的鼻祖程序。1996年，四位以色列的年轻人开发出了极具传奇色彩的ICO“坏小子”，这个可供网上寻呼的“小玩意”，使得IM的概念由此诞生，并创造了因特网时代的又一个新的神话，或者，我们可以说是，ICQ开启了一个IM新的网络时代。IM应用凭借其实时在线交互的特性迅速风靡全球。不久之后，美国在线公司收购ICQ，投入4亿多美元的重金，使之不断发展，臻于完善。目前，全球ICQ的用户已经逾1.5亿，在全球拥有广泛的用户支持，但缺乏中国本土化支持仍是其最大缺点。
在众多实力公司争相效仿ICQ的过程中，中国的QQ凭借其良好的地缘优势，迅速脱颖而出。QQ是中国国内即时通讯的龙头老大，用户数量稳坐其位。与其他中文通讯软件相比，腾讯QQ以其漂亮的界面、合理的设计、良好的易用性、强大的功能，稳定高效的系统运行，赢得了用户的青睐。
MSN是即时通讯领域的又一领军人物。MSN在全球约有5000万用户，在中国用户量则位居第二。事实上，MSN更多的偏重于办公阶层用户，其简单的操控性让我们能够在最短的时间内掌握它的使用要决。最让人津津乐道的功能就是把汉字做成彩色的表情图片，在占用资源上比同类软件优胜、稳定性超强、语音与视频质量上佳。因此MSN成为企业职员们相互通信的首选工具，且用户群体还在日益扩大。专家分析，资本的介入，加快了行业的发展，导致了竞争的加剧，并将催化即时通讯市场走向细分。
飞信的到来似乎如期而至。飞信是中国移动推出的一项业务，可以实现即时消息、短信、语音、GPRS等多种通信方式，保证用户永不离线。实现无缝链接的多端信息接收，让您随时随地都可与好友保持畅快有效的沟通，亦掀起了一场专业化势头显著的“飞热”。
根据易观国际近期《2008年第2季度中国即时通信市场季度监测》显示:2008年第2季度中国即时通讯市场九个主要IM产品(QQ\\阿里旺旺\\飞信\\等)总注册账户数达到13.3亿，同比增长25%，其中活跃账户数达到4.25亿，同比增长13%，最高同时在线账户数达到5351万，同比增长40%。从这一连串的数字中，我们就能深刻体会即时通讯发展之迅猛，用户数量连年呈几何级数递增，确实，我们必须承认，即时通讯给了我们无限的可能性和前所未有的便捷。
三、即时通讯的专业化
2003年10月，著名的电视商务服务商阿里巴巴开发了“贸易通”(阿里巴巴将其命名为AliTalk)，这是为商人度身定做的免费商务沟通软件。“贸易通”的发展源于阿里巴巴公司的定位，阿里巴巴是全球领先的B2B电子商务公司，也是阿里巴巴集团的旗舰业务。阿里巴巴通过旗下三个交易市场协助世界各地数以百万计的买家和供货商从事网上生意，三个交易市场形成一个拥有来自240多个国家和地区超过4，500万名注册用户的网上社区。
阿里巴巴“贸易通”出现的意义在于，第一次将网上即时通讯技术应用于商务领域，使即时通讯走出了单纯聊天的框架，真正实现商务价值，是一款完全在办公环境中应用的网上即时通讯服务。“贸易通”具有QQ\MSN的常用功能，其用户群是企业及其员工，还整合和阿里中文站的全部操作，包括阿里助手、客户管理系统、商友速配等实用功能。“贸易通”强大的功能和鲜明的定位，使得电子商务和即时通讯服务完美结合，标志着即时通讯走上了商业化应用的发展方向。
而目前“贸易通”升级版的“阿里旺旺”则发展势头更为明显，其用户已经超过一亿。这是继腾讯QQ之后，我国第二个用户过亿的即时通讯平台。这样，在全球用户过亿的即时通讯中，中国独占两席，另两个分别是微软公司的MSN、雅虎公司的雅虎通。根据著名调研机构iResearch的《2008年第二季度即时通讯市场研究报告》表明，2008年1-7月份阿里旺旺-淘宝版月度覆盖人数上超过MSN，仅次于QQ;在网上交易市场上，阿里旺旺的市场率位列第一。截至目前，旺旺“群”总数已超过250万，再次刷新互联网上商务性及时交流社区的总规模数。依托于阿里巴巴平台创立的阿里旺旺，兼具了淘宝旺旺和贸易通地多重优点，对客户需求了解也有着天然优势，已成为商务人士进行即时交流的首选。同时报告显示，阿里旺旺的品牌知名度比第一季度上升6.4%，使用者对阿里旺旺商务特性中“便捷的商务功能”认知度远远高于其他IM。
“同比2007年1月的2千多万注册用户，旺旺在短短一年半的时间里，实现了连翻五番的神话，快速高效的完成了破茧成蝶地蜕变”。阿里软件市场总监王冠雄表示，“在竞争激烈的IM领域中，作为最有价值的即时通讯平台。”
2009年5月，阿里旺旺携手前程无忧，推出“亮灯计划”。从一个单纯的在线通讯工具成功渗透到商务人士的求职方面，当然，这是一个新的起点，旺旺的上升空间还十分之大。旺旺已经不仅仅定位于IM软件的角色，而是提升到一个IM平台，尽可能地满足用户的各种需求，富有鲜明的专业化应用特点。
早在5年前，就有业内人士预测，新的国际资本将为即时通讯软件指明下一个热点，即商务应用。赛迪顾问也认为，未来中国即时通讯市场将会逐渐向综合化、专业化、互联互通和安全化发展，从而带动市场持续快速的增长。从ICQ到贸易通到阿里旺旺，我们用心记录着IM从大众化到专业化一步步的发展历程。
参考文献：
