淺談單片機通信系統中無線通信技術的應用

薄立康，張海彥，段偉洋

（1.邢臺職業(yè)技術學院，邢臺 054000；2.石家莊信息工程職業(yè)學院，石家莊 050000）

單片機作為一種最為常用的自動化硬件廣泛的應用于各行各業(yè)，傳統的單片機通信系統主要采用有線傳輸，如利用串口通信、并口通信、以太網通信、CAN 總線通信等等，采用有線通信的方式布線較為復雜，特別是在結構復雜，空間狹小的自動化系統中，有線通信會受到較大的制約，所以，在這種場合下可以利用無線通信技術，使自動化系統布置更加靈活多樣，很大程度上提升了單片機系統的靈活性和適用范圍。

1 單片機通信系統簡述

單片機通信系統的工作由集成電路芯片實現。其工作原理是在大型集成電路的中心設置中央數據處理器，再結合驅動模擬電路轉換器和RAM，對傳輸的數據進行有效的處理和轉換，并利用通信芯片與外圍設備進行數據的交換和傳輸。當前，單片機系統支持的通信協議多種多樣，比如常用的有線通信包括RS485串口通信、以太網口通信、Perfibus 通信等總線協議；無線通信一般支持WLAN 通信，藍牙通信，Zigbee 通信等，豐富的通信技術很大程度上提升了單片機的使用功能和適用性，使得單片機在物聯網時代環(huán)境下能夠得到更好的發(fā)展前景和應用。

2 無線通信技術簡述

無線通信技術是指利用電磁波信號，使信息不受地理、空間等因素的影響而實現傳輸。該技術的原理是利用電磁波較強的穿透和衍射能力，在一定范圍能夠不受障礙物的遮擋和限制進行數據傳輸，當前，主要的無線通信技術可以分為衛(wèi)星通信信號傳輸和微波通信信號傳輸兩種類型。微波的傳輸距離不遠，但頻帶較寬，通信容量大，在單片機系統中，比較常用微波通信技術主要有藍牙通信，無線以太網通信和Zigbee 通信等。在衛(wèi)星通信中，作為信號接收的中轉站，通信衛(wèi)星能夠實現兩個或多個地球移動物體之間實現聯系，單片機中主要應用衛(wèi)星通信中的GPS 全球定位系統，實現對自動化設備位置的標定。

3 單片機通信系統中無線通信技術的有效應用

3.1 Zigbee 通信技術

隨著我國物聯網快速發(fā)展，單片機中ZigBee 技術逐漸被越來越多國內用戶所廣泛使用。ZigBee 是ZigBee 聯盟制定的無線自組網技術標準，具有開放、自由、海量的地址空間、與互聯網無縫集成的優(yōu)點，越來越受到人們的關注。近年來，ZigBee 技術在許多智能傳感器中得到了廣泛應用。例如，在北京地鐵9號線隧道施工中，ZigBee 被用于考勤定位系統，ZigBee 替代了過去的RFID 考勤系統，實現了無漏讀、準確的方向判斷、準確的定位軌跡和查詢，極大的提升了地鐵隧道施工的安全性。在一些高端老年公寓中，在ZigBee 網絡無線定位技術得到有效應用，老年人隨身攜帶報警器，這樣在發(fā)生危險時，可以及時按下幫助按鈕，解決了老人在戶外活動中的安全監(jiān)控和快速救援問題。

3.2 WLAN 技術

智能化的時代促使智能化的設備正在逐步代替人為的操作，智能離不開便捷的無線控制技術，近年來隨著移動互聯網技術的爆發(fā)式發(fā)展，無線控制單片機系統與智能手機開始逐漸融合，WLAN 技術正是一種借助移動互聯網技術發(fā)展起來的無線通信技術，并已經全面占據了智能手機領域，所以，在單片機通信系統中，WLAN 通信技術的應用前景非常廣闊，可以很好的實現利用手機軟件對單片機硬件設備的無線控制，充分迎合了未來物聯網的發(fā)展趨勢。

3.3 藍牙通信技術

藍牙通信是一種短程無線通信技術。它的最初目標是取代現有數字設備上的電纜連接，如掌上電腦、手機等。藍牙技術的特點在于通信模塊體積小、能耗低，特別適合不需要遠距離、高速度傳輸的單片機系統設備中。藍牙通信傳輸距離通常小于10米，利用藍牙技術可以實現以短程無線鏈路代替通信電纜，既避免了接線的麻煩，又方便人們對設備進行無線控制，有非常廣闊的應用空間。藍牙技術從誕生之初就進入了一個高速的發(fā)展階段，廣泛應用于無線通信、消費電子、汽車電子和工業(yè)控制等領域。藍牙接收集成電路由射頻、基帶和鏈路管理組成。在單片機的終端中，有四個終端，兩個端口與電源相連，通信端口中的RxD 與單片機中的TxD 相連，通信端口中的TxD 與單片機中的RxD 相連，即讀寫終端應交叉連接。在單片機端，應編寫程序對藍牙集成電路進行控制，以實現單片機與藍牙集成電路之間的通信。由于藍牙可以無線通信，所以它經常用于移動終端的控制。例如，智能家居中的移動終端應用軟件可以通過藍牙功能連接到智能家居控制單片機上，實現了手機的藍牙和智能家居單片機藍牙芯片之間的通信，從而實現對智能家居的無線控制。

4 結束語

總體而言，在現今物聯網快速發(fā)展的時代背景下，智能化控制設備正在快速的發(fā)展進步，單片機系統以其成本低廉、性能良好、可靠性高、方便靈活的特點在智能控制設備中具有較強的競爭優(yōu)勢，特別是結合了無線通信技術后，可以更大的提高單片機的功能性、便捷性和適用性，可以更廣泛的應用于各種智能化、網絡化設備中。在未來，如智能汽車、智能家居、網絡傳感器等各個工業(yè)領域中都將廣泛的應用基于無線通信技術的單片機系統，勢必為未來各個行業(yè)的發(fā)展增添助力。