基于ARM的WiFi無(wú)線通信終端技術(shù)探討

袁良鳳

摘要：目前我國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，WiFi無(wú)線通信技術(shù)對(duì)于人們的需求是必不可少的。本文對(duì)ARM的WiFi無(wú)線通信終端技術(shù)進(jìn)行研究探討，為我國(guó)通信技術(shù)的發(fā)展做出一些貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：ARM；WiFi；無(wú)線通信終端

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）05-0040-02

互聯(lián)網(wǎng)深入人們生活的趨勢(shì)不可阻擋，便攜式的無(wú)線電子產(chǎn)品通過(guò)WiFi熱點(diǎn)就能夠和互聯(lián)網(wǎng)連接擁有廣闊的市場(chǎng)前景，也會(huì)因?yàn)槠淙刖W(wǎng)費(fèi)用低廉且快速的網(wǎng)速、較低功耗和操作的便捷性會(huì)讓該產(chǎn)品的市場(chǎng)更加的穩(wěn)定。便攜的電子終端具備WiFi的功能之后就能夠和互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)連接，下載文件以及上網(wǎng)沖浪等都是毫無(wú)壓力；同時(shí)，寬帶需求的增長(zhǎng)能夠被WiFi所滿足，故而各種的通訊終端都是可以通過(guò)無(wú)線的方式互相連接。

1 概述基于ARM的WiFi無(wú)線通信技術(shù)

1.1 WiFi無(wú)線通信技術(shù)的分析

互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛的我國(guó)社會(huì)中，能夠?qū)㈦娔X或者個(gè)人的手持設(shè)備通過(guò)無(wú)線連接到網(wǎng)絡(luò)的終端，就是WiFi；其能夠通過(guò)無(wú)線的傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的連接，如此就能夠?qū)崿F(xiàn)方便的無(wú)線通信。應(yīng)用了WiFi無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種功能，Web和流式媒體的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、提供訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)中的電子郵件給客戶、無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)寬帶的功能等，這些都是讓客戶擁有更為方便的上網(wǎng)信息，在無(wú)線上網(wǎng)的應(yīng)用中發(fā)揮著積極的作用以及價(jià)值。

ARM是嵌入式系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，基于ARM來(lái)將WiFi無(wú)線終端系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，就能夠?qū)iFi熱點(diǎn)范圍之內(nèi)利用客戶端的程序進(jìn)行搜索并對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行顯示，這樣對(duì)終端設(shè)備連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中能夠獲得網(wǎng)上沖浪的功能，完成系統(tǒng)功能消耗的電源管理進(jìn)行控制。如果想要兼顧便攜式終端設(shè)備的方便入網(wǎng)以及對(duì)智能的功耗節(jié)省提供解決方案，就要利用終端設(shè)備通過(guò)QT界面的開(kāi)發(fā)技術(shù)以及WiFi的無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行結(jié)合；另外還能夠?qū)崿F(xiàn)基于終端的情況之下開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)距離通信和智能切換的WiFi通信功能的各種電子設(shè)備[1]。

1.2 設(shè)計(jì)總體的WiFi無(wú)線終端系統(tǒng)

無(wú)線終端的硬件平臺(tái)由S3C6410的處理器為核心的OK6410開(kāi)發(fā)板作為無(wú)線終端，硬件中的結(jié)構(gòu)由三部分構(gòu)成，分別WiFi無(wú)限模塊、人機(jī)交互模塊以及電源模塊等。嵌入式的微處理器和外圍的模塊構(gòu)成了人機(jī)交互模塊，其中人機(jī)交互的提供是LCD的觸摸屏才能夠?qū)崿F(xiàn)的；無(wú)線網(wǎng)卡組成了WiFi無(wú)線模塊；獨(dú)立供電的鋰電池形成了電源的模塊。模塊和模塊之間可以利用RS232接口或者USB接口和處理器進(jìn)行連接；分別設(shè)計(jì)以及調(diào)試可以在模塊之間發(fā)生，互相之間是沒(méi)有影響的[2]。

基于ARM設(shè)計(jì)WiFi無(wú)線終端系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)就要分成三部分，首先是軟件開(kāi)發(fā)的搭建；其次是硬件平臺(tái)的搭建，最后是對(duì)上層應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)部分，還會(huì)分別有應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)以及操作系統(tǒng)的移植兩個(gè)模塊；搭建硬件平臺(tái)，必須要考慮到設(shè)計(jì)電路原理圖、選型各種模塊的元器件。第一，需要的操作系統(tǒng)進(jìn)行選擇之后，利用內(nèi)核根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)行裁剪的配置，需要考慮到無(wú)線網(wǎng)卡的支持以及LCD觸摸屏等操作；第二，無(wú)線終端系統(tǒng)的核心部分，基于QT網(wǎng)絡(luò)界面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)電源管理的客戶端程序以及配置界面客戶端程序，這樣能夠降低功耗以及連接網(wǎng)絡(luò)等功能的實(shí)現(xiàn)。第三，集成每個(gè)模塊并調(diào)試，硬件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)需要把操作系統(tǒng)移植過(guò)來(lái)才行，終端系統(tǒng)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)正常就能夠預(yù)期功能的要求。

設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，嵌入式的技術(shù)是在該系統(tǒng)下的無(wú)線終端的硬件部分，基于S3C6410內(nèi)核的具備16或者32位RISC體系結(jié)構(gòu)的一款微處理器，需要考慮的試驗(yàn)設(shè)備的資源以及開(kāi)發(fā)功能的結(jié)合，隨后需要對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行搭建，對(duì)系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建。綜合考慮之下，最終選擇OK6410開(kāi)發(fā)板來(lái)作為硬件的平臺(tái)，資源模塊可以通過(guò)該平臺(tái)來(lái)進(jìn)行提供，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的需求功能進(jìn)行擴(kuò)展等。

2 探討基于ARM的WiFi無(wú)線通信終端技術(shù)

2.1 基于ARM和WiFi技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)收音系統(tǒng)

基于ARM的WiFi無(wú)線通信終端技術(shù)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)收音系統(tǒng)的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體結(jié)構(gòu)也是分為硬件部分和軟件部分；硬件部分有閃存、電子顯示、電源管理、系統(tǒng)的接口以及S3C2440微處理器；軟件部分是嵌入式的瀏覽器、管理控制的程序、WiFi系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、Bootloaderd、根文件系統(tǒng)。

基于ARM對(duì)WiFi無(wú)線通信終端的系統(tǒng)硬件組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這期間連接了硬件，達(dá)到匹配不同芯片、模塊之間以及器件等。WiFi無(wú)線的通信終端技術(shù)之中，基于ARM設(shè)計(jì)的終端系統(tǒng)來(lái)看，S3C2440微處理器當(dāng)中主要是存儲(chǔ)硬件部分，其中系統(tǒng)的內(nèi)存部分是利用一片32位、64M的SDRAM，該功能是讓系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行下去；還有另一片相同配置和位數(shù)的NAND FLASH閃存，作用就是終端系統(tǒng)下運(yùn)行過(guò)程中存放軟件需求的程序；兩個(gè)USB接口的作用分別是USB鍵盤(pán)以及USB鼠標(biāo)；一個(gè)串口和一個(gè)JTAG接口對(duì)下載程序和調(diào)試程序的時(shí)候使用。另外，系統(tǒng)中硬件的部分還包括帶有LCD顯示終端系統(tǒng)的觸摸屏具備人機(jī)交互界面的功能，電源管理模塊控制系統(tǒng)的功耗。軟件部分在實(shí)際之中的應(yīng)用來(lái)看，Bootloaderd的作用就是開(kāi)發(fā)過(guò)程需要利用ADS集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境，必須要完成初始化終端系統(tǒng)中的硬件設(shè)備才可以；下載文件到目標(biāo)板、FLASH閃存的擦寫(xiě)工作、內(nèi)核鏡像的引導(dǎo)等不同方面的工作都是需要Bootloader的引導(dǎo)。完成系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制則需要Linux Kernel部分完成，不僅如此，還需要該部分進(jìn)行多任務(wù)管理的工作，具體是通過(guò)代碼的指令對(duì)設(shè)計(jì)終端是否符合應(yīng)用的需求進(jìn)行保障[3]。

基于ARM優(yōu)化設(shè)計(jì)WiFi無(wú)線通信終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并且對(duì)系統(tǒng)移植的完成，都必須要進(jìn)行應(yīng)用方面的測(cè)試；經(jīng)過(guò)對(duì)整個(gè)終端系統(tǒng)的測(cè)試，基本功能是需要對(duì)各部分在工作時(shí)候確保正常運(yùn)行，最終能夠在基于ARM之下的WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的連接，在通過(guò)WiFi基礎(chǔ)之上對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的收音機(jī)實(shí)現(xiàn)收聽(tīng)的功能。

2.2 基于ARM以及WiFi技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦井環(huán)境的監(jiān)測(cè)

本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)可以分為兩部分，一部分是上位機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，另一部分是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)[4]。

（1）上位機(jī)的硬件設(shè)計(jì)。上位機(jī)的設(shè)計(jì)也叫終端硬件的設(shè)計(jì)，利用S3C6410微處理器作為主控制機(jī)為核心，WiFi模塊、觸摸屏、電源模塊以及LCD顯示屏作為外圍的連接。WiFi無(wú)線通信技術(shù)將多個(gè)數(shù)據(jù)的采集節(jié)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)終端來(lái)構(gòu)建ad-hoc網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接受就能夠?qū)崿F(xiàn)，溫濕度的數(shù)據(jù)、圖像的數(shù)據(jù)、可燃?xì)怏w的濃度數(shù)據(jù)等都會(huì)從顯示單元中接收并顯示出來(lái)，如果出現(xiàn)異常情況就會(huì)由報(bào)警的單元實(shí)現(xiàn)對(duì)異常情況的報(bào)警。

（2）數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，硬件上需要主控制器、溫濕度采集模塊、WiFi通信模塊、電源模塊以及可燃?xì)怏w傳感器模塊、圖像采集模塊等。主控制器就是ARM的核心處理模塊，作為嵌入式系統(tǒng)中最重要部分，優(yōu)點(diǎn)眾多而受到青睞，比如小體積、低成本、小功能且良好性能等。

溫濕度一體數(shù)據(jù)采集傳感器DHT11作為溫濕度采集模塊，具備數(shù)字式的溫濕度數(shù)據(jù)采集傳感器，溫度以及濕度的數(shù)據(jù)必須要經(jīng)過(guò)內(nèi)部來(lái)進(jìn)行矯正才能輸出；這是利用專用數(shù)字采集模塊技術(shù)以及溫濕度的傳感器來(lái)進(jìn)行的，這樣的后果就能具備更好的穩(wěn)定性以及更高的可靠性能。仔細(xì)剖析該傳感器的結(jié)構(gòu)就能夠知道里面由一個(gè)電阻式的測(cè)量濕度元件、一個(gè)NTC的測(cè)溫元件、一個(gè)高性能的八位微處理器來(lái)組成；另外其的數(shù)據(jù)輸出接口以及傳感器控制等都是采取單總線結(jié)構(gòu)的串行接口，具備傳輸數(shù)據(jù)的距離遠(yuǎn)、較小體積以及較低功耗等優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具備極大的便利。WiFi的通信模塊作為上位機(jī)和下位機(jī)無(wú)線通信的核心單元，這是基于IEEE802.11n協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的。USB接口都是應(yīng)用在核心的處理器以及WiFi模塊之中；較快的傳輸速率以及較短的時(shí)間延時(shí)等，都是具備良好的數(shù)據(jù)傳輸效果。一般情況下，電源模塊都是采取多節(jié)的鋰離子電池進(jìn)行串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣就能夠組成7.2v的供電干電池組。本文利用MQ-2的氣體檢測(cè)傳感器作為可燃?xì)怏w的檢測(cè)模塊。采取SnO2作為導(dǎo)體，越大的導(dǎo)電率就能夠監(jiān)測(cè)外部可燃?xì)怏w的越大濃度，利用此種原理來(lái)對(duì)空氣中的可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行反映。圖像采集模塊可以選用中星的ZC301攝像頭，利用核心的處理器以及USB接口進(jìn)行攝像頭的連接；USB接口不僅能夠作為ZC301攝像頭的供電口，也能夠用來(lái)當(dāng)作數(shù)據(jù)采集的交換接口。在使用該攝像頭之前應(yīng)該需要把其驅(qū)動(dòng)移植到linux系統(tǒng)中，程序用來(lái)對(duì)每秒采取的圖像幀數(shù)進(jìn)行控制，這樣就能夠?qū)D像數(shù)據(jù)的采集。實(shí)現(xiàn)了硬件的設(shè)計(jì)還需要對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后通過(guò)測(cè)試性能決定終端系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)在網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展之中也獲得了不小的成績(jī)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新興的主力軍就有WiFi的席位，同時(shí)在全球范圍內(nèi)的WiFi覆蓋范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大。WiFi是一種通用短程的無(wú)線傳輸技術(shù)，具備眾多優(yōu)點(diǎn)比如寬廣的覆蓋范圍、頻段在世界范圍之內(nèi)是不收費(fèi)的、布線的省去等；基于ARM優(yōu)化設(shè)計(jì)的WiFi無(wú)線通信的終端技術(shù)能夠通過(guò)應(yīng)用的終端對(duì)網(wǎng)上信息進(jìn)行瀏覽，也能夠?qū)ξ覈?guó)的無(wú)線通信技術(shù)水平進(jìn)行提升，這會(huì)對(duì)全新通信時(shí)代的到來(lái)起到推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

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