基于ARM的远距离便携式无线传输系统

摘要：为了解决传统数据传榆系统笨重、繁琐、造价高、扩展性差等缺点，设计了一种基于ARM的便携式无线传输系统，可灵活地与数据采集设备进行远距离数据传输。该系统可进行远距离无线传输，并对数据进行显示、存储、处理等，还能通过以太网把数据传输到任何能连接以太网的地方。在室外空旷环境下，通信距离可达800 m，接收到的数据准确率达到100%。

　　关键词：ARM;便携式设备;无线传输

　　引言

　　随着无线通信技术的发展，人们开始用无线来取代有线。但目前的无线领域还存在一些问题，如网络频段受到限制，通信极易受到外界干扰，通信中可能出现丢包或误码，天线高度不能太低等。

　　本设计实现了一种基于ARM的便携式无线传输系统，相比于笔记本，该系统体积小、重量轻，可便携，当通信受到限制时，可调整通信距离，从而使无线传输系统性能达到最佳。

　　1 硬件结构

　　ARM系统主要由ARM处理器、SRAM、SDRAM、Flash、LCD以及一些外围接口组成，主要的外围接口有USB接口、串口、GPIO口、SD卡接口、SPI接口、camera接口等。ARM系统的硬件结构如图1所示，它们是通过AHB系统总线和APB外围总线来进行通信。

　　

 

　　测试系统里已经集成了无线模块，只要在ARM系统中加入无线模块便可实现ARM终端与测试系统的无线数据传输。为了数据接收终端具有便携、灵活、抗干扰强以及方便替换无线模块等优点，无线模块与ARM终端采用USB接口来对接。系统基本结构如图2所示。

　　2 USB及Linux USB驱动

　　2.1 USB的基本原理

　　USB是一种快速、双向的串行接口，它采用总线拓扑结构，其主控制器通过USB集线器可扩展主机的sub端口。USB具有4种传输方式：控制传输、中断传输、批量传输、等时传输。其数据的通信是双向的，数据从主机传向USB设备称下行通信，数据从USB设备传向主机称上行通信。控制权是在host方，不支持设备间的直接通信。

　　USB设备是由接口和端点构成的，端点是USB通信最基本的形式，它只能往一个方向传送数据。接口是用来绑定到设备上的，一个接口只处理一种USB逻辑连接。一个USB设备可以有多个接口，不同的接口可以代表不同的功能。USB驱动程序是绑定到接口上的。此外，一个USB设备通常又有多个配置的，而且可以在配置之间切换以改变设备的状态;但是一个时刻只能激活一个配置，一个配置通常具有一个或者更多的接口，如图3所示。

　　

 

　　2.2 基于Linux的USB驱动

　　由于数据记录的USB接口采用FTDI公司开发的FT245 USB芯片，能单芯片实现并行FIFO缓存区的双向数据传输，且支持VCP(虚拟串口)功能。本文以实际应用出发，针对FT245芯片介绍Linux环境下的USB驱动程序。

　　在Linux的内核源码中有一个USB驱动的框架程序，文件名为usb-skeleton.c，目录在/drivers/usb下，大多数的USB驱动都是在这个框架的基础上修改的。这里针对FT245芯片修改这个USB驱动的框架程序。