无线通信技术在数据采集的运用

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1嵌入式技术与无线通信技术的发展

嵌入式技术近年来得到了大力的发展，因其体积小，功耗低，可靠性高，功能全面等优点，已深入应用到多种领域。嵌入式技术除了在日常生活中得到了广泛的应用外，在数据采集领域也有了长足的发展。运用嵌入式技术开发的掌上数据采集仪，不仅可以采集和处理大量的数据，还可以记录图片和视频资料，大大的提高了数据采集的精确度。无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间传播的特性进行信息交换的一种通信方法。将无线通信技术运用在数据采集中，可以大大简化数据采集工作，提高数据采集过程中的动态响应。但传统的GPRS网络传输速度不高，并不能满足大数据的传输要求。随着第三代移动通信技术（3G）的飞快发展和应用，相比GPRS而言，3G网络的传输速度有了极大的提升，可以满足图片和视频等数据的高速传输要求。基于此，本文选择以嵌入式系统为核心，集成数据采集传感器、摄像头模块、GPS模块和3G无线通信模块的系统平台进行研究，并应用于远程数据的采集和传输，满足当前社会发展的数字化的要求。

2嵌入式数据采集系统的软硬件分析

随着社会的发展，在野外数据采集中，除了采集传统的数据，根据采集工作的不同还需要采集现场的图片或者视频，因此摄像头模块是必须考虑的。同时数据采集仪除了处理传统的采集数据，还需要对数据中的图片或视频进行压缩，所以对整个系统的处理器也有很高的要求。而在数据的远程传输上，传统的GPRS网络不能满足速度上的要求，因此更高速更稳定的3G无线通信网络是最好的选择。本文所研究的采集系统基于OMAP4460嵌入式平台，集成有GPS、摄像头等模块，通过数据接口接驳3G无线通信模块以及数据采集传感器模块。OMAP4460基于Cortex-A9架构，集成有两个1.5GHZ核心的CPU以及主频为400MHZ的GPU[1]。相比较早期的嵌入式处理器无论是数据处理还是图形能力都有了极大的提升，符合整个系统开发的需求。3G无线网络模块选择了WCDMA无线模块，在国内WCDMA相比CDMA2000和TD-SCDMA而言，传输速度快，数据传输更稳定[2]。嵌入式数据采集系统的软件平台采用Linux系统。Linux系统具有高度的可设置性，因而在嵌入式系统中有着广泛的应用[3]。相比较其他嵌入式系统，Linux系统的源代码是完全开发的，注释清晰且文档齐全，除了使用成本很低外，还非常有利于个性化定制。同时系统内核小但功能强大且运行稳定，还支持多种外部设备。另外Linux系统具有非常优秀的网络功能并提供了完善的开发工具[4]。

3无线通信网络的数据传输

在Linux系统下最常用的通信机制是Socket套接字。Socket套接字是面向B/S模型而设计的，有3种类型：流式套接字（SOCK_STREAM）、数据报式套接字（SOCK_DGRAM）、原始套接字（RAW）。本文的研究选用了流式套接字，流式套接字需要建立连接并威化才能保持通信，但其数据传输的安全性高且纠错性强。针对野外采集数据传输的特殊要求，实现无线网络传输功能的软件设计有如下要求：有相应的登录验证机制，客户端数据采集仪需要与远程服务器经过验证后才能进行数据传输；数据传输完毕后需进行纠错，以检验文件传输是否正确。客户端功能实现的步骤和部分代码如下：初始化并与服务器建立连接，然后客户端向服务器发送验证密码，服务器返回验证结果，如果出错，则返回等待重新发送验证密码。部分实现代码如下：1）登录向服务器发送验证密码send(sockfd,client_passwd,strlen(client_passwd),0)；recv(sockfd,buf,sizeof(buf),0)；对服务器返回数据进行判断if((strncmp(buf,"right",5))==0)正确则跳出当前循环出错则返回，等待重新发送密码……2）传输数据传输结束后，客户端发送结束标识，并发送传输数据包的MD5校验码，服务器对MD5校验码进行验证，然后返回结果，如出错，则请求重新发送。客户端部分实现代码如下：生成数据包的MD5校验码MD5_Init(ctx)；MD5_Update(ctx,fp,strlen(fp))；MD5_Final(md_s,ctx)发送MD5校验码send(sockfd,md_s,sizeof(md_s),0)；MD5校验码不一致则请求重新发送……

4小结

本文介绍了基于嵌入式技术的数据采集系统的功能模块和基于3G无线通信的数据传输方法。整个系统建立在基于OMAP4460的处理平台和WCDMA的3G网络上。OMAP4460的强大性能为整个采集系统提供了更多的可能，结合高速稳定的3G无线通信网络，能高速地向远程主机传输图片和视频数据，为野外数据采集提供了极大的便利。系统的高定制性、便携性以及强大的功能和处理速度，可以将数据采集完全信息话，符合当前社会数字化发展的要求。

本文作者:蔡俊工作单位:江苏省交通技师学院