射频模块的控制与通讯软件设计(2)

NRF24L01具有多通道双向通信的强大功能,126个频道可供选择,可应用于温度检测、氧浓度检测、人流量检测等任何物联网无线通讯设备。本毕设将简单地以


NRF24L01具有多通道双向通信的强大功能,126个频道可供选择,可应用于温度检测、氧浓度检测、人流量检测等任何物联网无线通讯设备。本毕设将简单地以传输数字字符为例演示两个射频模块之间的数据传输,对于具体的应用层面不是追求的目标。

1.1  选题背景

无线射频识别是通过射频信号获取目标信号的相关信息的技术,最早在上世纪60年代就有相关的理论被提出。2004年左右起,当射频技术的研究相对成熟时,全球掀起了关于射频技术的研究热潮,包括沃尔玛、宝洁、波音在内的商业巨头都非常认可射频技术将为世界带来的改变。在随后的一段时间中,公交IC卡,学生的校园卡这类应用了射频技术的典型产品逐渐占领并替代原先的车票或饭票以及条形码。仅过了10年左右的时间,IC卡在现代日常生活中已经取得不可或缺的重要地位。根据中投顾问发布的《RFID产业投资分析与前景预测报告》[1]指出,截止2015年,中国已经有多达150家生产RFID以及相关产品的公司,预计截止2015年,该行业的市值将升至43亿美元。

目前已经非常成熟的射频技术包括蓝牙、WLAN、Z-wave、Zigbee以及EnOcean。它们采用不同的波段以及编码技术从而实现特定环境条件下的通讯功能,因此也具有各自的特性。其中最为人们熟知的便是蓝牙,它以低功耗、低成本、双向操作闻名,也因此被应用于各种日常电子设备,2.4GHz的工作频段使其具有长达10米的稳定无线通讯。而WLAN是人们常用的另一种无线通讯协议,同样是2.4GHz的工作频率,但54Mbps的最大传输速率使其更适用于电子设备的无线网上冲浪。由于其用途的广泛性,人们开始关注射频技术是否具有更多的创新可能。比如通过射频信号连接家庭主机与家用电器之间的联系,进而实现家庭物联网,或者利用射频连接人体可穿戴设备,进而实现对身体健康状况的实时监控。总之,射频这种无线通信技术,将会是这个世纪最不可或缺的技术手段,是实现各种创新产品的必备桥梁。

1.2  研究现状

射频技术主要由电磁理论、无线通信技术、存储器技术构成。从诞生至今其一共经历了4次发展上的突破。首先是在上1970年左右,一些科学家尝试将射频理论应用于实践,并做出了一些成功的模型。80年代,美国社会上出现了少数投入批量生产与使用的射频产品,如公司内部人员使用的ID卡。到了90年代,射频的商业应用越来越广泛,封闭式系统开始出现,人们开始对这种技术做出行业标准的规定。进入20世纪后,受改革开放政策的影响,国内开始涌现大量国外先进技术的使用,其中包括射频技术,2004年后,社会上出现了许多相关的产品,并且在劳动成本低廉的时代,大部分单位都有能力、有机会引进这种先进的无线ID识别的管理技术。

RFID技术(Radio Frequency Identification)是传统的条形码识别系统的工作效率低下,不能满足部分工作需求时,在无线电磁波被提出并成功发展的基础上的诞生出来的一个新产物,它的工作效率相对于上一代条形码提高了数百倍,且可适用于大型企业及社会团体的人员管理,这是条形码时代无法做到的。最典型的一个成功的使用案例是申通快递公司的包裹分拣系统,互联网上曾流传出一段申通公司山东临沂分公司仓库里智能分拣系统工作的视频。硕大的厂房内,有一天多达上万件收到和即将发出的包裹和井然有序的分拣货物的智能机器人,还有寥寥几名检测系统工作的工作人员。这个仓库里的各个分拣区都被安装有射频芯片,在智能机器人投放包裹之前总会与该芯片进行确认对比,其出错率只有零点几个百分点,且工作速度相比人力提高了数十倍。