Протокол передачи данных для устройства ввода информации | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 июня, печатный экземпляр отправим 3 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №21 (363) май 2021 г.

Дата публикации: 22.05.2021

Статья просмотрена: 8 раз

Библиографическое описание:

Кнышенко, А. А. Протокол передачи данных для устройства ввода информации / А. А. Кнышенко. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 21 (363). — С. 94-96. — URL: https://moluch.ru/archive/363/81360/ (дата обращения: 18.06.2024).



Показано, что создаваемый протокол передачи данных использует время-импульсную модуляции, особенностью которой является большая разница между нулями и единицами. Приведены необходимые диаграммы. Отмечается, что увеличение количества датчиков ведет к росту производительности системы в целом.

Ключевые слова: время-импульсная модуляция, протокол, диаграммы.

Для несинхронизуемых устройств необходимо было в первую очередь разработать протокол физического уровня, позволяющий декодировать сигнал с датчика без синхронизации с кадрами камеры. Для этого были изучен ряд источников, описывающих технологии беспроводных сетей [1–4].

Названный протокол был разработан и испытан и применяет время-импульсную модуляцию (рис. 1). Информация кодируется паузами, разделяемыми передаваемыми световыми импульсами. Длительность светового импульса равна двум периодам экспозиции кадра камерой. Для передачи 0 длительность паузы равна двум периодам кадров. Для передачи логической 1 длительность паузы увеличивается до пяти периодов.

Время-импульсная модуляция

Рис. 1. Время-импульсная модуляция

Большая разница между паузами для нуля и единицы выбрана из следующих логических соображений. Пауза длительностью два кадра обязательно даст хотя бы один ноль на приемнике, независимо от взаимной фазы передаваемого сигнала и интервалов экспозиций. Однако, в случае коротких выдержек может получиться и три нуля, если интервалы экспозиции попадают на границу паузы. Таким образом, из-за несинхронности пауза передатчика в два кадра расширяется у приемника случайным образом, но в диапазоне от одного до трех нулей.

Аналогично можно показать, что пауза передатчика в пять кадров расширяется у приемника случайным образом, но в диапазоне от четырех до шести нулей.

Более детально временные диаграммы описанного протокола физического уровня показаны на рис. 2, 3.

Диаграммы для устройства отражательного типа выглядят сложнее, однако они просто отражают отличие сигнала управления светодиодом от сигналов управления ЖК-затвором:

— единственный сигнал управления светодиодом чисто логический (1 — светит, 0 — не светит);

— сигналы управления ЖК-затвором работают по следующему правилу: разницы между сигналами RB2, RB3 нет — свет проходит сквозь затвор и отражается ретрорефлектором, сигналы RB2, RB3 противофазны — свет не проходит сквозь затвор и соответственно не отражается ретрорефлектором.

Время-импульсная модуляция в устройстве излучательного типа

Рис. 2. Время-импульсная модуляция в устройстве излучательного типа

Производительность несинхронизуемого устройства определяется описанным протоколом физического уровня. В наихудшем случае, когда байт содержит 8 единиц, на передачу байта таким способом потребуется (5 + 2) * 8 + 2 = 58 кадров. Для устойчивого декодирования между байтами добавляется длинная пауза, которая доводит период следования байтов до 90 кадров. При использовании видеокамер общего назначения с частотой кадров 30 Гц период составляет 3 с.

Время-импульсная модуляция в устройстве отражательного типа

Рис. 3. Время-импульсная модуляция в устройстве отражательного типа

Таким образом, несинхронизуемая система при использовании недорогих доступных компонентов обладает низкой производительностью в расчете на один датчик, равной 0,33 байт/с. Поэтому она может использоваться только для регистрации медленных процессов, таких, как температура. Однако при добавлении датчиков общая производительность системы будет расти, так как производительность базового устройства (видеокамеры) от добавления датчиков не снижается. Это преимущество рассматриваемой системы перед известными радиоволновыми сетями датчиков, таких, как ZigBee.

Отметим, что производительность синхронизуемых устройств может быть в несколько раз выше, приближаясь численно к частоте кадров камеры. Например, при использовании видеокамер общего назначения с частотой кадров 30 Гц с учетом накладных расходов простого старт-стопного протокола она может составлять порядка 24 бит/с = 3 байт/с в расчете на датчик. Аналогично и здесь общая производительность системы будет расти при добавлении датчиков.

Для приема рассмотренного кода в ходе выполнения магистерской диссертации получен необходимый для реализации кода декодер.

Литература:

1. Григорьев, В. А. Сети и системы радиодоступа [Текст] / В. А. Григорьев, О. И. Лагутенко, Ю. А. Распаев. — М.: Эко-Трендз, 2005. — 384 с.

2. Агафонов, Н. Технологии беспроводной передачи данных ZigBee, BlueTooth, Wi-Fi [Текст] / Н. Агафонов // Беспроводные технологии. — 2006. — № 1. — С. 20–15.

3. Трифонов, С. В. Исследование и оптимизация работы беспроводной сенсорной сети на основе протокола ZigBee [Текст] / С. В. Трифонов, Я. А. Холодов // Компьютерные исследования и моделирование. — 2012. — Т. 4. — № 4. — С. 855–869.

4. Аникин, А. Обзор современных технологий беспроводной передачи данных в частотных диапазонах ISM (Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi) и 434/868 МГц [Текст] / А. Аникин // Беспроводные технологии. — 2011. — № 4. — С. 6–12.

Основные термины (генерируются автоматически): время-импульсная модуляция, добавление датчиков, физический уровень, длительность паузы, использование видеокамер, общая производительность системы, общее назначение, отражательный тип, пауза передатчика, случайный образ.


Ключевые слова

протокол, диаграммы, время-импульсная модуляция

Похожие статьи

К пониманию векторной системы широтно-импульсной...

К пониманию векторной системы широтно-импульсной модуляции инвертора напряжения / А. А

 Одной из блестящих работ по векторным системам широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

В приведенной формуле и - относительные длительности попеременного включения...

Одночастотные сети в цифровом стандарте DVB-T2

Общая схема обработки сигналов в системе DVB-T2 представлена на рисунке 1.

Вся система может синхронизироваться по глобальному времени (GMT), и задержка может быть больше.

Все символы сигнала DVB-T2 могут быть подвергнуты MISO обработке на уровне ячеек.

Разработка мобильного приложения для мониторинга физической...

В данной статье рассматривается создание мобильного приложения на базе ОС Android, осуществляющего расчёт расхода калорий и хранение актуальной информации о физической активности пользователя. Отличительной особенностью разработанного продукта является...

Некоторые особенности построения систем передачи...

Эти источники информации, как правило, используют общую бортовую систему сбора

На Земле с выхода телеметрической системы передачи информации сообщения поступают к

Характеристики телеметрической системы зависят от того, какие датчики информации она...

Беспроводные сенсорные сети | Статья в журнале...

В настоящее время беспроводные датчики являются востребованными в медицине для упрощения взаимосвязи между пациентом и системой мониторинга. Также есть функции, которые выполняются с помощью медицинских датчиков, таких как контроль заболеваний и...

Система синхронизации псевдослучайной последовательности...

Клусов, Д. В. Система синхронизации псевдослучайной последовательности для анализатора достоверности цифрового потока при быстром изменении фазы биимпульсного и биполярного сигналов / Д. В. Клусов, С. Ю. Кругликов.

Система синхронизации по абсолютному точному времени

Первый тип предназначен для синхронизации отсчетов времени (фазовая и тактовая синхронизация), благодаря им создаются временные шкалы.

Возбудители передатчика осуществляется манипуляция сигнала и преобразования его на рабочую частоту.

Анализатор сигналов инфракрасного пульта дистанционного...

2. Модуляция длительностью пауз (МДП). Длительность импульсов постоянная.

Таким образом, представленный в работе анализатор сигналов инфракрасного пульта дистанционного управления позволяет определить тип используемого протокола, адрес пульта и команды...

Похожие статьи

К пониманию векторной системы широтно-импульсной...

К пониманию векторной системы широтно-импульсной модуляции инвертора напряжения / А. А

 Одной из блестящих работ по векторным системам широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

В приведенной формуле и - относительные длительности попеременного включения...

Одночастотные сети в цифровом стандарте DVB-T2

Общая схема обработки сигналов в системе DVB-T2 представлена на рисунке 1.

Вся система может синхронизироваться по глобальному времени (GMT), и задержка может быть больше.

Все символы сигнала DVB-T2 могут быть подвергнуты MISO обработке на уровне ячеек.

Разработка мобильного приложения для мониторинга физической...

В данной статье рассматривается создание мобильного приложения на базе ОС Android, осуществляющего расчёт расхода калорий и хранение актуальной информации о физической активности пользователя. Отличительной особенностью разработанного продукта является...

Некоторые особенности построения систем передачи...

Эти источники информации, как правило, используют общую бортовую систему сбора

На Земле с выхода телеметрической системы передачи информации сообщения поступают к

Характеристики телеметрической системы зависят от того, какие датчики информации она...

Беспроводные сенсорные сети | Статья в журнале...

В настоящее время беспроводные датчики являются востребованными в медицине для упрощения взаимосвязи между пациентом и системой мониторинга. Также есть функции, которые выполняются с помощью медицинских датчиков, таких как контроль заболеваний и...

Система синхронизации псевдослучайной последовательности...

Клусов, Д. В. Система синхронизации псевдослучайной последовательности для анализатора достоверности цифрового потока при быстром изменении фазы биимпульсного и биполярного сигналов / Д. В. Клусов, С. Ю. Кругликов.

Система синхронизации по абсолютному точному времени

Первый тип предназначен для синхронизации отсчетов времени (фазовая и тактовая синхронизация), благодаря им создаются временные шкалы.

Возбудители передатчика осуществляется манипуляция сигнала и преобразования его на рабочую частоту.

Анализатор сигналов инфракрасного пульта дистанционного...

2. Модуляция длительностью пауз (МДП). Длительность импульсов постоянная.

Таким образом, представленный в работе анализатор сигналов инфракрасного пульта дистанционного управления позволяет определить тип используемого протокола, адрес пульта и команды...

Задать вопрос