远距离红外激光无线通信系统设计与实现

论文摘要

随着科技的发展,无线通信系统得到了越来越广泛的应用。与射频无线通信系统相比,红外无线通信系统无需频率申请,并且其反侦听特性能够为通信系统提供良好的安全性。但是,红外通信发射器件的功率限制了其应用范围,过短的通信距离一直是制约红外通信系统发展的瓶颈。课题围绕提高红外通信系统通信距离的研究,提出了将红外激光发生器应用到红外通信平台中的设计思路,着重论述了物理层红外激光通信系统硬件平台的搭建,基于ARM7系统的底层驱动程序的开发和应用层系统支持程序的设计,并整合蓝牙,Wifi通信技术,设计并实现了远距离红外激光无线通信系统。首先,本文依据设计思路制定出系统的整体设计方案,并进行了可行性理论计算。针对激光器工作时产生的瞬间强电流,独立设计完成了频率可调,占空比可调的直流脉冲调制电路,采用大电流对管的信号键控电路和能够产生最大1.5A电流的主板支持电路。对PCB布局、布线进行优化设计,保证系统的稳定性。其次,在系统软件开发方面,优化设计并编写了ARM底层驱动程序,利用中断实现对系统的控制;针对PDA抗干扰能力差的特点,设计了自定义的UDP通信协议,保证系统通信的正确性。最后,通过对关键模块和系统整体等规范测试,验证该系统可以有效的进行远距离的数据传输,传输距离可以达到100m左右,系统工作稳定,抗干扰性强。远距离红外激光通信系统的设计与实现是一次对于研究和探索远距离红外传输的有益尝试,开发出的原型系统具有一定市场前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容及论文结构
• 第二章 红外激光通信系统技术研究与分析
• 2.1 红外激光通信
• 2.2 激光传输衰减分析
• 2.2.1 背景光对激光传输的干扰分析
• 2.2.2 大气对激光传输的衰减分析
• 2.3 PCB 设计技术
• 2.4 ARM 驱动程序设计技术
• 2.5 蓝牙，Wifi 通信技术
• 第三章 红外激光通信系统总体设计方案及可行性理论分析
• 3.1 红外激光通信系统总体设计方案
• 3.2 红外激光通信系统通信距离可行性分析
• 3.2.1 舰载红外警戒系统的距离估计方程
• 3.2.2 红外激光通信系统传输距离理论计算
• 3.3 本章小结
• 第四章 红外激光通信系统硬件平台的设计
• 4.1 红外激光调制解调电路总体设计
• 4.2 基于NE555 的载波生成电路设计
• 4.2.1 频率可调的载波电路设计要点
• 4.2.2 占空比可调的激光驱动电路设计要点
• 4.3 大电流对管信号键控电路设计
• 4.4 红外激光通信系统解调电路设计
• 4.5 ARM 主板支持电路设计
• 4.5.1 S3C44B0X 在ARM 核心板FS44B0 CORE 上的应用
• 4.5.2 基于FS44B0CORE 的ARM 主板电路设计
• 4.6 外围接口电路设计
• 4.6.1 蓝牙模块接口电路设计
• 4.6.2 系统扩展接口电路设计
• 4.7 PCB 印刷线路板的设计
• 4.7.1 红外调制解调模块PCB 设计要点
• 4.7.2 ARM 主板PCB 设计
• 4.8 本章小结
• 第五章 基于S3C44B0X 的ARM 驱动层程序实现
• 5.1 红外激光通信系统驱动程序整体设计思路
• 5.2 发送端驱动程序设计与实现
• 5.2.1 发送端MCU 内核初始化
• 5.2.2 发送端中断服务程序的实现
• 5.3 接收端驱动程序设计与实现
• 5.3.1 接收端中断服务程序实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 红外激光通信系统应用层程序设计与实现
• 6.1 基于UDP 的自定义通信协议总体设计
• 6.2 PDA 端，Server 端应用程序具体实现
• 6.3 本章小结
• 第七章 红外激光通信系统性能测试
• 7.1 红外通信测试
• 7.2 系统整体测试
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论及展望
• 8.1 论文总结
• 8.2 今后的工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢