專利名稱：一種無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)及網(wǎng)上配套信息交流系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無(wú)線近距離人群自動(dòng)識(shí)別感應(yīng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展非常迅速，如以話音業(yè)務(wù)為主的移動(dòng)電信業(yè)務(wù)，從2G、2.5G、3G，不斷向?qū)拵б苿?dòng)數(shù)據(jù)通信發(fā)展，但技術(shù)復(fù)雜，成本高昂。而以計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信為主的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)椴恍枰咚僖苿?dòng)，故多采用免申請(qǐng)牌照的頻段，成本就低得多。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信中，又以短距離無(wú)線通信使用較為廣泛，包括藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)、超寬帶(UWB)、IEEE 802.11X、ZigBee等等，其中ZigBee主要用在成本低、體積小、功耗小、傳輸速率低的場(chǎng)合，其物理層和MAC層協(xié)議采用IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層由ZigBee技術(shù)聯(lián)盟制定，應(yīng)用層則根據(jù)用戶自己的需要進(jìn)行開發(fā)。
識(shí)別感應(yīng)機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合與ZigBee類似，但又有自己的特殊性，主要是通信具有隨機(jī)性偶發(fā)性爆發(fā)性，機(jī)器之間彼此對(duì)等不能分主次，因此不能采用ZigBee的協(xié)議。識(shí)別感應(yīng)機(jī)只在物理層采用IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，MAC層則自己定義，并且不設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層。
目前大齡單身男女越來(lái)越多，人們要找到合意的對(duì)象似乎越來(lái)越困難。傳統(tǒng)的婚介服務(wù)，每家人數(shù)都很有限，選擇余地并不大，而且約人被約都要去婚介所，時(shí)間上不合算，幾次下來(lái)就沒心勁了。網(wǎng)絡(luò)交友雖然發(fā)展很快，但現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)交友除了搜索這個(gè)尋人方法也別無(wú)良策，提供資料的擔(dān)心隱私泄露太多因而不愿寫多少，找人的看搜索出來(lái)的資料就非?？辗?，搜來(lái)看去，依然是霧里看花，所以目前網(wǎng)絡(luò)交友缺乏提供真實(shí)詳細(xì)資料的吸引力，也就沒有了去積極找人的驅(qū)動(dòng)力。
其實(shí)人們每天在各種公共場(chǎng)合都會(huì)碰上形形色色的陌生人，或者因?yàn)閬?lái)去匆匆，或者因?yàn)楹π撸蛘叱鲇诙Y貌，相互之間很少有機(jī)會(huì)打聲招呼，更不用說(shuō)彼此自我介紹相互認(rèn)識(shí)了。也有的雖然知道名字，可是因?yàn)闆]機(jī)會(huì)深入了解，而不知道他是否就是你尋找的那位，或者是否能成為你潛在的客戶或者好朋友。但也許就在人們每天碰到的陌生甚至不太陌生的人當(dāng)中，就有彼此都在苦苦追尋的很合意的男女對(duì)象，或者彼此都非常樂意交往的朋友，卻輕易錯(cuò)過了。
識(shí)別感應(yīng)機(jī)可以讓任何公共場(chǎng)合都成為機(jī)主找對(duì)象交朋友的場(chǎng)所，完全不受地域和空間的限制，機(jī)主就是去完全陌生的城市都有機(jī)會(huì)在那里交到好運(yùn)。識(shí)別感應(yīng)機(jī)除了用在男女找對(duì)象和交朋友，也可用在民間組織成員之間的身份識(shí)別和交流當(dāng)中。
識(shí)別感應(yīng)機(jī)可以做成單獨(dú)的產(chǎn)品形態(tài)，為使機(jī)主更樂意攜帶，還可增加時(shí)鐘、日歷、數(shù)字溫度計(jì)等功能。也可以將人群識(shí)別感應(yīng)功能結(jié)合進(jìn)手機(jī)、PDA、MP3等隨身攜帶的數(shù)碼產(chǎn)品當(dāng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)及網(wǎng)上配套信息交流系統(tǒng)，感應(yīng)機(jī)都設(shè)一個(gè)唯一的數(shù)字編號(hào)，機(jī)主通過該編號(hào)彼此區(qū)分，用一個(gè)數(shù)字編碼來(lái)區(qū)分不同的識(shí)別用途，只有同一編碼的感應(yīng)機(jī)(同類型感應(yīng)機(jī))才能彼此識(shí)別感應(yīng)和接收保存對(duì)方機(jī)主資料。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下1、一種無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)1.1整體結(jié)構(gòu)它包括計(jì)算控制模塊、存儲(chǔ)模塊、按鍵、溫度傳感器、無(wú)線收發(fā)模塊、USB總線接口和顯示模塊計(jì)算控制模塊用于對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行組合控制，一般用8位MCU；存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)信息，它包括程序存儲(chǔ)器、資料存儲(chǔ)器、特定信息存儲(chǔ)器及接收緩存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；按鍵用于感應(yīng)機(jī)的交互操作，它包括“退出(取消)”、“選擇(提交)”、“前移”、“主選擇”、“后移”、“開關(guān)收發(fā)機(jī)”、“開關(guān)感應(yīng)機(jī)”、“符號(hào)”、“0～9”、“A～M”和“N～Z”按鈕；溫度傳感器信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器傳入計(jì)算控制模塊以檢測(cè)溫度；無(wú)線收發(fā)模塊用于感應(yīng)機(jī)之間進(jìn)行無(wú)線通信信號(hào)的發(fā)送和接收，可以用單獨(dú)的無(wú)線收發(fā)芯片，也可以用集成了無(wú)線收發(fā)功能的單片機(jī)即射頻SoC片上系統(tǒng)，需另接天線；USB總線接口用于連接感應(yīng)機(jī)和PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，為USB標(biāo)準(zhǔn)通信接口；顯示模塊用于感應(yīng)機(jī)的交互顯示，可以用單色或者彩色LCD；感應(yīng)機(jī)的各種功能需要通過內(nèi)部軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1.2無(wú)線通信協(xié)議物理層協(xié)議規(guī)范以IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)物理層協(xié)議規(guī)范為基準(zhǔn)，定義物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)數(shù)據(jù)幀的格式、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收服務(wù)原型函數(shù)以及設(shè)置管理服務(wù)原型函數(shù)；MAC層協(xié)議規(guī)范主動(dòng)廣播和被動(dòng)廣播通信，時(shí)序狀態(tài)和時(shí)序同步控制，MAC層服務(wù)規(guī)范，主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法和被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法，MAC幀結(jié)構(gòu)，安全方案等等；應(yīng)用層協(xié)議規(guī)范時(shí)序狀態(tài)及定時(shí)管理、應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、接受信息緩存、日歷時(shí)鐘等。
2、無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)網(wǎng)上配套信息交流系統(tǒng)它包括客戶端和服務(wù)器端，客戶端用于機(jī)主注冊(cè)、登陸、填寫修改資料和查詢機(jī)主信息等操作；服務(wù)器端用于儲(chǔ)存機(jī)主資料以及登錄、交往等備案信息，并根據(jù)機(jī)主的要求的操作要求提供響應(yīng)服務(wù)。
本發(fā)明有益效果1)不受地域和空間的限制，同類型感應(yīng)機(jī)碰到一起就可以自動(dòng)識(shí)別感應(yīng)交流，留下可以深入交往的線索。
2)為男女找對(duì)象交朋友提供一種方便的新的方式，增進(jìn)人們交流交往，解決單身男女婚配難題，促進(jìn)社會(huì)和諧。


圖1為識(shí)別感應(yīng)機(jī)結(jié)構(gòu)框架圖；圖2為識(shí)別感應(yīng)機(jī)整體功能框架圖；圖3為識(shí)別感應(yīng)機(jī)按鍵結(jié)構(gòu)圖；圖4為識(shí)別感應(yīng)機(jī)無(wú)線通信協(xié)議示意圖；圖5為MAC層時(shí)序狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；
圖6為感應(yīng)機(jī)之間時(shí)序同步控制圖；圖7為主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法流程圖；圖8為被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法流程圖；圖9為感應(yīng)資料接收處理流程圖；圖10為PC機(jī)與感應(yīng)機(jī)USB通信操作示意圖；圖11為識(shí)別感應(yīng)功能加到手機(jī)中的實(shí)例圖；圖12為識(shí)別感應(yīng)功能加到PDA中的實(shí)例圖；圖13為識(shí)別感應(yīng)功能與MP3結(jié)合在一起的實(shí)例圖；圖14為MCU和無(wú)線收發(fā)分開設(shè)計(jì)實(shí)例一圖；圖15為MCU和無(wú)線收發(fā)分開設(shè)計(jì)實(shí)例二圖；圖16為MCU和無(wú)線收發(fā)分開設(shè)計(jì)實(shí)例三圖；圖17為MCU和無(wú)線收發(fā)分開設(shè)計(jì)實(shí)例四圖；圖18為MCU和無(wú)線收發(fā)分開設(shè)計(jì)實(shí)例五圖；圖19為MCU和無(wú)線收發(fā)分開設(shè)計(jì)實(shí)例六圖；圖20為使用射頻SoC設(shè)計(jì)實(shí)例一圖；圖21為使用射頻SoC設(shè)計(jì)實(shí)例二圖；圖22為使用射頻SoC設(shè)計(jì)實(shí)例三圖；圖23為網(wǎng)上配套信息交流系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。
一、硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明如圖1所示為無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖，它包括計(jì)算控制模塊、存儲(chǔ)模塊、按鍵、溫度傳感器、無(wú)線收發(fā)模塊、USB總線接口和顯示模塊。
1.1人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)做成獨(dú)立的產(chǎn)品形態(tài)根據(jù)當(dāng)前相關(guān)硬件芯片技術(shù)的進(jìn)展和特點(diǎn)，可對(duì)識(shí)別感應(yīng)機(jī)功能需求做進(jìn)一步概括和整合如圖2所示8位MCU；2.4G頻段無(wú)線通信；程序存儲(chǔ)和資料存儲(chǔ)都用閃存，32KB以上；接收緩存和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，6.5KB以上靜態(tài)RAM；機(jī)器編號(hào)等特定信息存儲(chǔ)用EEPROM，如果不包括顯示字庫(kù)(采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的漢字字庫(kù)，直接與LCD顯示及控制模塊放一塊，與MCU通過SPI或I2C串行總線連接)則需要64B，如果包括小部分顯示字庫(kù)(LCD顯示及控制模塊本身不帶字庫(kù))則需要8KB；看門狗定時(shí)器；低功耗的模擬溫度傳感器；96×96像素LCD顯示及控制，如果不另外提供顯示字庫(kù)則需帶符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的漢字字庫(kù)；11個(gè)按鍵，考慮直接連到MCU的I/O口上；如果要提供USB標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可采用USB接口控制芯片以簡(jiǎn)化USB通信軟件設(shè)計(jì)。具體說(shuō)來(lái)，可以考慮以下方案1.1.1 MCU和無(wú)線收發(fā)分開用不同芯片選用單片無(wú)線收發(fā)芯片解決物理層通信的基本問題，如NORDIC半導(dǎo)體公司的nRF24L01、nRF24AP1，CHIPCON的CC2400、CC2420，F(xiàn)reescale的MC13192等。
選用的MCU則應(yīng)盡可能集中更多的其它功能需求，尤其是存儲(chǔ)、通信接口、I/O口、定時(shí)器、ADC、看門狗等功能需求，能盡量集成在MCU當(dāng)中，減少外圍電路，降低功耗。
選用獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換器組件價(jià)格比較貴(可了解一下低功耗串行單通道8位ADC MAX1115價(jià)格)，但選用獨(dú)立的串行總線Flash存儲(chǔ)器和EEPROM存儲(chǔ)器價(jià)格都可以接受。為了感應(yīng)機(jī)維護(hù)和設(shè)置的靈活性，EEPROM可以與MCU分開，使用獨(dú)立的組件，可以單獨(dú)往里面寫數(shù)據(jù)。如果要降低成本，可以不提供數(shù)字溫度計(jì)功能，因此MCU可以不帶A/D轉(zhuǎn)換器，外面也不用溫度傳感器。
1.1.2使用集成了無(wú)線收發(fā)功能的單片機(jī)即射頻SoC(片上系統(tǒng))射頻SoC(片上系統(tǒng))將無(wú)線通信高頻部分電路全部集成到了組件內(nèi)部，從無(wú)線單片機(jī)到天線之間，只需要連接幾個(gè)普通零件，這樣硬件設(shè)計(jì)工程師可以不需要太多高頻方面的經(jīng)驗(yàn)，而且在微控制器和高頻線路間采用特殊設(shè)計(jì)，可將數(shù)字電路對(duì)高頻通訊的影響減低到最小。隨著芯片集成度的提高，將更多的硬件功能集中到一個(gè)芯片內(nèi)，也能有效地降低總體功耗和總體成本，減少硬件所占用的空間，更有利于設(shè)計(jì)微型化的隨身設(shè)備。
1.1.3按鍵如圖3所示，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，識(shí)別感應(yīng)機(jī)本身可以不直接支持中文輸入方法。大概包括以下按鍵1)開機(jī)和關(guān)機(jī)——共用一個(gè)；
2)打開無(wú)線收發(fā)，鍵控主動(dòng)廣播，關(guān)閉無(wú)線收發(fā)——共用一個(gè)；3)主選擇按鍵，上下(或前后)移動(dòng)——共三個(gè)；4)選擇(提交)，退出(取消)——共兩個(gè)；5)0～9，a～m，n～z，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)——共四個(gè)。
總共需安排11個(gè)按鍵?？梢灾苯优cMCU的I/O口相連，通過程序消除抖動(dòng)和進(jìn)行掃描控制。如果選用的LCD控制模塊本身還帶有鍵盤掃描控制功能，就直接利用它操作鍵盤。1)類按鍵和2)類按鍵最好通過外部中斷控制，3)、4)、5)類按鍵則在程序中直接通過查詢進(jìn)行掃描，開機(jī)和關(guān)機(jī)以及打開和關(guān)閉無(wú)線收發(fā)還應(yīng)有一個(gè)較長(zhǎng)的按鍵保持延遲時(shí)間以免誤操作。
1.1.4數(shù)字溫度計(jì)溫度傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器溫度傳感器可以選用Maxim/Dallas的低電壓模擬溫度傳感器MAX6607/MAX6608，電源電壓1.8V-3.6V，溫度范圍-20℃-+85℃，負(fù)載電流8μA，+20℃到+50℃之間精度為±0.6℃，0℃到+70℃之間精度為±0.7℃。
可以選用帶ADC功能的MCU對(duì)模擬輸出溫度進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，也可選用低端的獨(dú)立模數(shù)轉(zhuǎn)換器，如Maxim/Dallas的低功耗串行8位ADCMAX1115，電源電壓2.7V-3.6V，100KHz采樣速率，SPI/QSPI/MICROWIRE兼容串行接口，在100ksps時(shí)負(fù)載電流175μA，在+3V和10ksps時(shí)負(fù)載電流18μA，斷電模式下1μA。
1.1.5無(wú)線收發(fā)模塊用成熟的商品化的單片無(wú)線收發(fā)芯片，2.4GHz ISM頻段，收發(fā)一體，功耗低，外圍電路簡(jiǎn)單，直接連接UART串口，接收靈敏度高，狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間短，芯片本身最好對(duì)無(wú)線通信物理層協(xié)議提供方便直接的支持。
1.1.6 USB總線接口選用USB總線接口芯片如CH372V，3.3V電源電壓，工作狀態(tài)電源電流最大15mA，低功耗狀態(tài)電源電流一般為0.1mA，能通過其被動(dòng)并行接口，很方便地掛接到各種單片機(jī)、DSP、MCU的系統(tǒng)總線上，并且可以與多個(gè)外圍器件共存。
1.1.7顯示模塊為了減少功耗，降低成本，用FSTN單色LCD顯示，可以不帶背光，分辨率大概定在96×96像素?？刂菩酒勺詭h字字庫(kù)和ASCII字符集，也可以不帶字庫(kù)，而是利用EEPROM自定義有限的字庫(kù)。與MCU之間可通過并行接口或SPI/I2C串行接口相連。如果MCU選用的是低功耗LCD微控制器，則只需加上LCD顯示板及字庫(kù)。批量生產(chǎn)時(shí)最好直接找廠商定做。
二、無(wú)線通信協(xié)議設(shè)計(jì)人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)是一種比較特殊的無(wú)線通信應(yīng)用，具有隨機(jī)性偶發(fā)性爆發(fā)性，機(jī)器之間彼此對(duì)等不能分主次，現(xiàn)有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線通信協(xié)議都不能很好地滿足這種需要。為了簡(jiǎn)化功能，盡量節(jié)省軟硬件資源，對(duì)其無(wú)線通信協(xié)議進(jìn)行了特別的設(shè)計(jì)(如附圖4所示)。
無(wú)線通信協(xié)議包括物理層、鏈路層(MAC層)和應(yīng)用層，機(jī)器之間只通過廣播進(jìn)行通信，彼此不需要組成任何形式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此不設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層，大大簡(jiǎn)化了整個(gè)協(xié)議的功能。
2.1物理層協(xié)議規(guī)范物理層協(xié)議包括無(wú)線通信規(guī)范、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收服務(wù)、無(wú)線收發(fā)設(shè)備收發(fā)信道設(shè)置管理服務(wù)等方面的內(nèi)容。無(wú)線通信規(guī)范包括頻率范圍、調(diào)制方式、信道分配、傳輸速率、發(fā)射功率、接收靈敏度、發(fā)射接收狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間、差錯(cuò)向量、接收信號(hào)中心頻率誤差、發(fā)射功率和接收機(jī)最大輸入電平、接收機(jī)能量檢測(cè)、鏈路品質(zhì)信息、信道檢測(cè)評(píng)估等內(nèi)容。數(shù)據(jù)發(fā)送和接收服務(wù)以特定的物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元幀結(jié)構(gòu)完成比特字節(jié)流數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。設(shè)置管理服務(wù)包括設(shè)置無(wú)線收發(fā)機(jī)工作狀態(tài)、能量檢測(cè)、信道檢測(cè)評(píng)估、讀寫物理層屬性等內(nèi)容。
2.1.1以IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)物理層協(xié)議規(guī)范為基準(zhǔn)IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)所使用的頻率范圍主要為868/915MHz和2.4GHz ISM頻段，在中國(guó)大陸規(guī)定使用2.4GHz頻段。2.4GHz頻段定義了16個(gè)信道，數(shù)據(jù)傳輸速率為250kbps，采用16相位準(zhǔn)正交調(diào)制技術(shù)，并使用O-QPSK的調(diào)制方法，接收機(jī)靈敏度要達(dá)到-85dBm或更高，接收機(jī)臨近信道最小抗干擾電平為0dB，交替信道最小抗干擾電平為30dB。從發(fā)射到接收和從接收到發(fā)射狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)小于aTurnaroundTime，通常該值為12個(gè)符號(hào)周期，接收信號(hào)中心頻率誤差最大為±40ppm，最小發(fā)射功率為-3dBm，接收機(jī)最大輸入電平應(yīng)大于等于-20dBm。信道檢測(cè)評(píng)估有3種方法可以選擇，能量檢測(cè)閾值最多超出協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)靈敏度的10dB，評(píng)估檢測(cè)時(shí)間等于8個(gè)符號(hào)周期。
2.1.2物理層采用非標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議一般直接使用商品化單片無(wú)線收發(fā)芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，這類芯片供應(yīng)商本身都有非常豐富的無(wú)線通信經(jīng)驗(yàn)，其提供的芯片在無(wú)線通信傳輸方面會(huì)有自己的一些考慮，不一定完全遵照標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的規(guī)范，芯片集成的功能也不一定完全一致。
因此物理層協(xié)議應(yīng)該首先充分考慮所選用無(wú)線收發(fā)芯片的自身功能，在此基礎(chǔ)上再定義數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收服務(wù)、設(shè)置管理服務(wù)等。
無(wú)線頻率還是選用2.4GHz ISM頻段，特定頻率的無(wú)線收發(fā)芯片在無(wú)線通信規(guī)范、底層數(shù)據(jù)發(fā)送和接收、收發(fā)設(shè)備收發(fā)信道設(shè)置管理等方面都會(huì)有比較妥善的考慮。在此基礎(chǔ)上，可參照IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，定義物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)數(shù)據(jù)幀的格式、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收服務(wù)原型函數(shù)以及設(shè)置管理服務(wù)原型函數(shù)。
2.2 MAC層(鏈路層)協(xié)議規(guī)范人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)之間只通過廣播進(jìn)行通信，因此廣播數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)、出錯(cuò)校驗(yàn)和安全，廣播時(shí)序控制，感應(yīng)機(jī)之間廣播通信的同步等是MAC層協(xié)議規(guī)范的主要內(nèi)容。
2.2.1廣播(BroadCast)分類廣播通信包括主動(dòng)廣播和被動(dòng)廣播兩大類，主動(dòng)廣播又分鍵控主動(dòng)廣播和定時(shí)主動(dòng)廣播。人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)碰一塊是隨機(jī)的偶然的，在某一個(gè)區(qū)域空間內(nèi)又可能是爆發(fā)性的，彼此之間完全對(duì)等不能分主次，因此通過定時(shí)主動(dòng)廣播來(lái)自動(dòng)啟動(dòng)一輪通信，每臺(tái)機(jī)器的主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期(ActiveBCCompetitivePhase)在主動(dòng)廣播定時(shí)下限(aMinActiveBCTime)和主動(dòng)廣播定時(shí)上限(aMaxActiveBCTime)之間隨機(jī)選擇，因此不同感應(yīng)機(jī)碰一塊時(shí)，發(fā)起定時(shí)主動(dòng)廣播的機(jī)器也是隨機(jī)的。當(dāng)然，機(jī)主認(rèn)為需要時(shí)也可以隨時(shí)發(fā)起主動(dòng)廣播，此稱之為鍵控主動(dòng)廣播。在某一個(gè)空間范圍內(nèi)，當(dāng)感應(yīng)機(jī)收到別的機(jī)器的主動(dòng)廣播之后，就終止自己的主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期而啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期(PassiveBCCompetitivePhase)，在等到空閑信道后進(jìn)行被動(dòng)廣播。
2.2.2時(shí)序狀態(tài)和時(shí)序同步控制MAC層通過時(shí)序狀態(tài)進(jìn)行控制和管理(如圖5所示時(shí)序狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖)，感應(yīng)機(jī)時(shí)序狀態(tài)包括1.收發(fā)機(jī)關(guān)閉狀態(tài)(TRXClosedPhase)
收發(fā)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，不發(fā)送和接收任何信息。
2.主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期(ActiveBCCompetitivePhase)收發(fā)機(jī)開啟復(fù)位時(shí)或者被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期結(jié)束時(shí)都將進(jìn)入主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期。在該周期內(nèi)可接收信息，期間如果收到別的機(jī)器的主動(dòng)廣播，將終止自己的主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期而啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期。期間如果未收到別的機(jī)器的主動(dòng)廣播，周期結(jié)束時(shí)啟動(dòng)本機(jī)定時(shí)主動(dòng)廣播，主動(dòng)廣播發(fā)送成功后也進(jìn)入被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期。
3.主動(dòng)廣播發(fā)送周期(ActiveBroadCastPhase)機(jī)主啟動(dòng)鍵控主動(dòng)廣播或機(jī)器啟動(dòng)定時(shí)主動(dòng)廣播后進(jìn)入主動(dòng)廣播發(fā)送周期，期間通過退避算法等到空閑信道后立即發(fā)送主動(dòng)廣播信息，然后進(jìn)入被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期。
4.被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期(PassiveBCCompetitivePhase)機(jī)器在發(fā)送主動(dòng)廣播或者在主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期內(nèi)收到了別的機(jī)器的主動(dòng)廣播之后，將進(jìn)入被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期，期間通過退避算法等到空閑信道后進(jìn)行一次被動(dòng)廣播發(fā)送。等待期間能有效接收其它機(jī)器的信息。
5.被動(dòng)廣播發(fā)送(PassiveBroadCastPhase)在被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期之內(nèi)，通過退避算法等到空閑信道后發(fā)送，每臺(tái)機(jī)器在一個(gè)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期內(nèi)只進(jìn)行一次廣播。如果當(dāng)時(shí)接收的主動(dòng)廣播在機(jī)器的接收緩存中還有保留，雖然也轉(zhuǎn)入被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期，但本機(jī)將不再進(jìn)行被動(dòng)廣播發(fā)送。
感應(yīng)機(jī)除了在關(guān)閉狀態(tài)、主動(dòng)廣播發(fā)送狀態(tài)、被動(dòng)廣播發(fā)送狀態(tài)不能接收其它感應(yīng)機(jī)的信息，在其它狀態(tài)其它周期內(nèi)都能有效接收信息。
感應(yīng)機(jī)之間時(shí)序同步控制如圖6所示。
2.2.3 MAC層服務(wù)規(guī)范MAC層服務(wù)包括狀態(tài)轉(zhuǎn)換管理，周期定時(shí)管理，廣播數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，廣播競(jìng)爭(zhēng)等服務(wù)。MAC層服務(wù)的原型函數(shù)如下1.收發(fā)機(jī)開啟請(qǐng)求ML-TRX-START.request應(yīng)用層通過它請(qǐng)求MAC層開啟收發(fā)機(jī)。
2.收發(fā)機(jī)開啟確認(rèn)ML-TRX-START.confirmMAC層通過它向應(yīng)用層報(bào)告開啟收發(fā)機(jī)請(qǐng)求執(zhí)行結(jié)果，具體定義為ML-TRX-START.confirm(status)，其中參數(shù)status為枚舉類型(SUCCESS，ISOPEN)，如果開啟成功，接下來(lái)則應(yīng)啟動(dòng)主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期。
3.收發(fā)機(jī)關(guān)閉請(qǐng)求ML-TRX-CLOSE.request應(yīng)用層通過它請(qǐng)求MAC層關(guān)閉收發(fā)機(jī)。
4.收發(fā)機(jī)關(guān)閉確認(rèn)ML-TRX-CLOSE.confirmMAC層通過它向應(yīng)用層報(bào)告關(guān)閉收發(fā)機(jī)請(qǐng)求執(zhí)行結(jié)果，具體定義為ML-TRX-CLOSE.confirm(status)，其中參數(shù)status為枚舉類型(SUCCESS，ISCLOSED)，如果關(guān)閉成功，時(shí)序狀態(tài)將轉(zhuǎn)為收發(fā)機(jī)關(guān)閉狀態(tài)。
5.啟動(dòng)主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期請(qǐng)求ML-ACTIVE-BCC-START.request應(yīng)用層通過它請(qǐng)求MAC層啟動(dòng)主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期，將設(shè)置時(shí)序狀態(tài)為主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期，并在主動(dòng)廣播定時(shí)下限和主動(dòng)廣播定時(shí)上限之間隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)間作為周期長(zhǎng)度，然后將收發(fā)機(jī)設(shè)置為接收狀態(tài)。
6.啟動(dòng)主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期確認(rèn)ML-ACTIVE-BCC-START.confirmMAC層通過它向應(yīng)用層報(bào)告啟動(dòng)主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期的執(zhí)行結(jié)果，具體定義為ML-ACTIVE-BCC-START.confirm(status，PhaseDuration)，其中參數(shù)status為枚舉類型(SUCCESS，TX-ON)，參數(shù)PhaseDuration為此次主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期的定時(shí)時(shí)間。
7.啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期請(qǐng)求ML-PASSIVE-BCC-START.request應(yīng)用層通過它請(qǐng)求MAC層啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期，具體定義為ML-PASSIVE-BCC-START.request(state)，參數(shù)state(本機(jī)廣播情況)為枚舉類型(HASDONE已廣播，NOTNEED不需要，WAITTODO等待廣播，RESERVED保持原先狀態(tài))，決定進(jìn)入被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期后還要不要進(jìn)行被動(dòng)廣播。時(shí)序狀態(tài)將設(shè)置為被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期，其周期長(zhǎng)度將設(shè)置為被動(dòng)廣播定時(shí)時(shí)間(aPassiveBCTime)。收發(fā)機(jī)將設(shè)置為接收狀態(tài)，如果需要進(jìn)行被動(dòng)廣播，還將啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法。
8.啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期確認(rèn)ML-PASSIVE-BCC-START.confirmMAC層通過它向應(yīng)用層報(bào)告啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期的執(zhí)行結(jié)果，具體定義為ML-PASSIVE-BCC-START.confirm(stams，PhaseDuration)，其中參數(shù)status為枚舉類型(SUCCESS，TRX-OFF，TX-ON)，參數(shù)PhaseDuration為被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期的定時(shí)時(shí)間。
9.主動(dòng)廣播請(qǐng)求ML-ACTIVE-BROADCAST.request應(yīng)用層通過它請(qǐng)求MAC層進(jìn)行主動(dòng)廣播，具體定義為ML-ACTIVE-BROADCAST.request(type，msduLength，msdu)，其中參數(shù)type為枚舉類型(KEYCONTROL，TIMING)，表示主動(dòng)廣播啟動(dòng)類型(鍵控還是定時(shí))。如果是鍵控啟動(dòng)，將首先檢查收發(fā)機(jī)狀態(tài)，如果是關(guān)閉狀態(tài)，則先開啟。然后使用主動(dòng)廣播退避算法等到空閑信道后再將MAC層服務(wù)數(shù)據(jù)單元(MSDU)廣播發(fā)送出去(除非出錯(cuò)不能發(fā)送)。
10.主動(dòng)廣播確認(rèn)ML-ACTIVE-BROADCAST.confirmMAC層通過它向應(yīng)用層報(bào)告主動(dòng)廣播請(qǐng)求的執(zhí)行結(jié)果，具體定義為ML-ACTIVE-BROADCAST.confirm(status)，其中參數(shù)status為枚舉類型(SUCCESS，TIMEOUT，F(xiàn)RAME-TOO-LONG)。
11.被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)請(qǐng)求ML-PASSIVE-BC-COMPETE.request在啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期后，如果本機(jī)還需要進(jìn)行被動(dòng)廣播，則通過它請(qǐng)求MAC層參與被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)，期間應(yīng)用退避算法查詢等待空閑信道。
12.被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)確認(rèn)ML-PASSIVE-BC-COMPETE.confirmMAC層通過它向應(yīng)用層報(bào)告被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果，具體定義為ML-PASSIVE-BC-COMPETE.confirm(status)，參數(shù)status為枚舉類型(SUCCESS，TIMEOUT)。
13.被動(dòng)廣播請(qǐng)求ML-PASSIVE-BROADCAST.request應(yīng)用層通過它請(qǐng)求MAC層進(jìn)行被動(dòng)廣播，具體定義為ML-PASSIVE-BROADCAST.request(msduLength，msdu)。廣播發(fā)送完再將收發(fā)機(jī)設(shè)置為接收狀態(tài)。
14.被動(dòng)廣播確認(rèn)ML-PASSIVE-BROADCAST.confirmMAC層通過它向應(yīng)用層報(bào)告被動(dòng)廣播請(qǐng)求的執(zhí)行結(jié)果，具體定義為ML-PASSIVE-BROADCAST.confirm(status)，其中參數(shù)status為枚舉類型(SUCCESS，TIMEOUT，F(xiàn)RAME-TOO-LONG)。
15.廣播數(shù)據(jù)接收指示ML-BROADCAST.indicationMAC層成功地接收到其它感應(yīng)機(jī)的廣播數(shù)據(jù)后，通過它向應(yīng)用層進(jìn)行報(bào)告，具體定義為ML-BROADCAST.indication(msduLength，msdu，msduLinkQuality)。
16.MAC層可讀屬性讀取請(qǐng)求ML-ATTR-GET.request應(yīng)用層通過它讀取MAC層屬性值，具體定義為ML-ATTR-GET.request(Attribute)，其中參數(shù)Attribute為MAC層屬性標(biāo)識(shí)符。
17.MAC層可讀屬性讀取確認(rèn)ML-ATTR-GET.confirm
MAC層通過它返回MAC層屬性值，具體定義為ML-ATTR-GET.confirm(status，Attribute，AttributeValue)，參數(shù)status為枚舉類型(SUCCESS，UNSUPPORTED-ATTRIBUTE，INVALID-PARAMETER)，Attribute為MAC層屬性標(biāo)識(shí)符，AttributeValue為返回的屬性值。
18.MAC層可寫屬性設(shè)置請(qǐng)求ML-ATTR-SET.request應(yīng)用層通過它設(shè)置MAC層屬性值，具體定義為ML-ATTR-SET.request(Attribute，AttributeValue)，其中參數(shù)Attribute為MAC層屬性標(biāo)識(shí)符，AttributeValue為設(shè)置的屬性值。
19.MAC層可寫屬性設(shè)置確認(rèn)ML-ATTR-SET.confirmMAC層通過它報(bào)告屬性設(shè)置執(zhí)行結(jié)果，具體定義為ML-ATTR-SET.confirm(status，Attribute)，參數(shù)status為枚舉類型(SUCCESS，UNSUPPORTED-ATTRIBUTE，INVALID-PARAMETER)，Attribute為MAC層屬性標(biāo)識(shí)符。
2.2.4主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法和被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)(ActiveBCCompete)在進(jìn)行主動(dòng)廣播發(fā)送前進(jìn)行，如果沒有空閑信道，則延遲一個(gè)退避周期(aUnitBackoffPeriod)再對(duì)信道進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，如果為空，則成功退出；如果不為空，則繼續(xù)延遲，直至達(dá)到主動(dòng)廣播最大退避周期數(shù)(aMaxActiveBCBackoff)后超時(shí)退出。退避周期應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用的平均廣播發(fā)送接收處理時(shí)間(aBCTXRXHandleTime)確定，主動(dòng)廣播最大退避周期數(shù)則可參照最大人群指數(shù)(aMaxPE)確定。主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法流程如圖7所示。
啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期時(shí)，如果本機(jī)還需要進(jìn)行被動(dòng)廣播則啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)(PassiveBCCompete)。以人群指數(shù)(macPE)來(lái)描述某時(shí)刻某空間內(nèi)的人數(shù)(2macPE-1)，則使用最小人群指數(shù)(aMinPE)和最大人群指數(shù)(aMaxPE)來(lái)大致界定某種具體應(yīng)用的通信規(guī)模。被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)退避指數(shù)(BE)的初始值也設(shè)為aMinPE，則先在(2BE-1)范圍內(nèi)隨機(jī)延遲一個(gè)退避周期(以aUnitBackoffPeriod為單位)，然后對(duì)信道進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，如果空閑，則成功退出；如果不為空，則遞增BE(直至aMaxPE)繼續(xù)延遲退避，直到退避次數(shù)達(dá)到被動(dòng)廣播最大退避次數(shù)(aMaxPassiveBCBackoff)后超時(shí)退出。aMinPE和aMaxPE應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用及經(jīng)驗(yàn)估算確定，最大退避次數(shù)則應(yīng)根據(jù)被動(dòng)廣播定時(shí)時(shí)間(aPassiveBCTime)來(lái)確定，被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)該在被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期結(jié)束前終止，而aPassiveBCTime則依據(jù)aMaxPE和平均廣播發(fā)送接收處理時(shí)間確定，以保證所有感應(yīng)機(jī)都能廣播一次。被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法流程如圖8所示。
2.2.5MAC幀結(jié)構(gòu)MAC幀(即MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元)的格式如表1所示，每個(gè)MAC幀包括以下幾個(gè)基本部分①M(fèi)AC幀頭，包括幀控制；②MAC幀載荷，放置具體的信息，長(zhǎng)度可變；③MAC幀尾，包括幀校驗(yàn)序列(FCS)。
MAC幀傳輸順序是從左到右，從低到高。在多個(gè)字節(jié)的字段中，優(yōu)先發(fā)送和接收最低有效字節(jié)，而在每個(gè)字節(jié)中優(yōu)先發(fā)送最低有效位(LSB)。
表1MAC層幀的結(jié)構(gòu)表2MAC幀控制域格式 表3MAC幀類型



1.幀控制子域MAC幀控制域格式如表2所示，包括幀類型和識(shí)別用途分類編碼。MAC幀類型如表3所示，人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)之間只通過廣播進(jìn)行通信，因此定義了幾種不同的廣播類型。識(shí)別用途用來(lái)對(duì)不同類型的感應(yīng)機(jī)進(jìn)行區(qū)分，12位則可定義4096種用途的感應(yīng)機(jī)。
2.幀載荷子域放置具體的廣播信息，長(zhǎng)度是可變的。機(jī)器編號(hào)和授權(quán)密碼也包括在其中。
3.幀校驗(yàn)序列子域(FCS)幀校驗(yàn)序列子域包含16位的ITU-T CRC碼，由MAC幀頭和MAC幀載荷計(jì)算得到。16次方CRC生成多項(xiàng)式為G16(X)＝X16+X12+X5+1，生成算法如下(1)設(shè)M(x)＝b0xk-1+b1xk-2+...+bk-2x+bk-1表示待計(jì)算校驗(yàn)和的序列；(2)M(x)乘上x16，得到多項(xiàng)式x16M(x)；(3)對(duì)多項(xiàng)式x16M(x)進(jìn)行模2除以(x16+x12+x5+1)運(yùn)算，得余式R(x)；(4)余式R(x)的系數(shù)就是FCS域的值。
2.2.6MAC枚舉值說(shuō)明MAC枚舉類型定義和取值如表4所示。
表4MAC枚舉值說(shuō)明

2.2.7MAC常量表5MAC層常量


2.2.8MAC屬性MAC屬性記錄MAC當(dāng)前時(shí)序狀態(tài)、當(dāng)前周期寬度(定時(shí)時(shí)間)、當(dāng)前周期計(jì)時(shí)器、被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期內(nèi)廣播發(fā)送情況等內(nèi)容，如表6所示。
表6MAC屬性

2.2.9安全方案人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)安全方面的要求不需要很苛刻，但在無(wú)線發(fā)送傳輸過程中信息很容易被監(jiān)測(cè)監(jiān)聽，為了防止有人惡意竊取信息，可對(duì)無(wú)線傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行加密處理。數(shù)據(jù)在廣播發(fā)送之前，選擇一種AES加密算法對(duì)MAC幀載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，收到廣播信息后，再用同樣AES算法進(jìn)行解密。只對(duì)MAC幀載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，MAC幀頭即幀控制子域不加密，進(jìn)行CRC幀校驗(yàn)序列計(jì)算時(shí)，是使用MAC幀頭和加密后的MAC幀載荷數(shù)據(jù)計(jì)算得到FCS。
其實(shí)要上網(wǎng)查看他人的詳細(xì)資料，有兩重限制一是自己必須有唯一的機(jī)器編號(hào)和系統(tǒng)登錄密碼，否則根本上不去；二是知道他人的機(jī)器編號(hào)和授權(quán)密碼。
為了防止他人制造假冒的人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，可采取以下安全方案每臺(tái)機(jī)器都有一個(gè)唯一的機(jī)器編號(hào)(4字節(jié))、一個(gè)識(shí)別用途分類編碼(2字節(jié))和軟件系統(tǒng)版本定義標(biāo)記(3字節(jié))，另外再為每個(gè)生產(chǎn)廠家確定一個(gè)編碼，每次訂貨生產(chǎn)時(shí)還得指定一個(gè)產(chǎn)品批次編號(hào)，然后使用上述AES加密算法對(duì)它們進(jìn)行加密計(jì)算，生成內(nèi)部驗(yàn)證碼，并與機(jī)器編號(hào)等特定信息一起存放在機(jī)器當(dāng)中(通常用EEPROM)。以后感應(yīng)機(jī)開啟復(fù)位時(shí)，用同樣AES加密算法對(duì)機(jī)器編號(hào)等特定信息進(jìn)行加密計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與內(nèi)部驗(yàn)證碼進(jìn)行比較，如果不一致則認(rèn)為是仿冒，拒絕提供任何服務(wù)。
2.3應(yīng)用層協(xié)議人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)時(shí)序狀態(tài)及定時(shí)管理，應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，接收信息緩存，日歷時(shí)鐘等內(nèi)容將在應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)中進(jìn)行介紹。
三、軟件設(shè)計(jì)在人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)的軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中，內(nèi)部字符編碼、計(jì)時(shí)方法、資料定義及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、機(jī)器編號(hào)緩存處理、感應(yīng)資料接收處理、時(shí)序狀態(tài)和定時(shí)管理、安全管理、按鍵處理等方面有一些特別技巧或方法需要介紹。
3.1字符編碼人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)之間資料的發(fā)送和接收只是在感應(yīng)機(jī)之間，只要彼此約定一致，感應(yīng)機(jī)內(nèi)部和通信時(shí)采用任何編碼應(yīng)該都沒什么問題。但考慮到感應(yīng)機(jī)要能顯示漢字，而且希望感應(yīng)機(jī)能通過USB接口與PC機(jī)通信，在PC機(jī)上直接對(duì)感應(yīng)機(jī)資料進(jìn)行讀和寫，因此感應(yīng)機(jī)內(nèi)部還是應(yīng)采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的編碼方法。因感應(yīng)機(jī)沒必要進(jìn)行復(fù)雜的文字處理，為了節(jié)約資源提高效率，可采用早期用于簡(jiǎn)體中文的GB2312或用于繁體中文的big5。標(biāo)記無(wú)線收發(fā)機(jī)狀態(tài)、無(wú)線信號(hào)能量、電池電量等還需用到少量特殊圖形符號(hào)，在GB2312中可能找不到合適的，則需借用其中不會(huì)用到的其它符號(hào)編碼來(lái)定義。
3.2計(jì)時(shí)、時(shí)鐘和日歷時(shí)鐘日歷處理可以用專門的時(shí)鐘芯片，如Philips的PCF8563、Intersil的ISL1219/21、Maxim/Dallas的DS 1302等等，一般通過I2C串行總線與MCU連接，功耗也相當(dāng)?shù)?。但為了降低硬件成本，也可以直接用MCU內(nèi)部的定時(shí)器計(jì)時(shí)，方案如下選定一個(gè)起始時(shí)刻作為參考，如2000-01-01 00:00:00 000星期六，并將參考時(shí)刻與機(jī)器編號(hào)一道存放在EEPROM中(年[2字節(jié)整數(shù)]月[1字節(jié)整數(shù)]日[1字節(jié)整數(shù)]星期[1字節(jié)整數(shù)]時(shí)分秒毫秒都默認(rèn)為0)。內(nèi)部以ms為單位進(jìn)行計(jì)時(shí)，記錄的是當(dāng)前與參考時(shí)刻之間的時(shí)間差(以ms為單位)，為6字節(jié)整數(shù)，可根據(jù)該時(shí)間差和參考時(shí)刻計(jì)算當(dāng)前的日歷時(shí)鐘。
1天＝24*60*60*1000＝86400000ms，時(shí)間差÷86400000，商為間隔天數(shù)，余數(shù)為當(dāng)天時(shí)鐘。根據(jù)間隔天數(shù)和參考年月日星期可確定日歷，根據(jù)當(dāng)天時(shí)鐘可確定時(shí)分秒毫秒。
3.3資料定義資料定義要根據(jù)人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)的具體用途來(lái)確定，以用于征婚交友為例，可包括■機(jī)主個(gè)人資料機(jī)器編號(hào)4個(gè)字節(jié)，內(nèi)部以無(wú)符號(hào)整數(shù)形式授權(quán)密碼6個(gè)字符(字母和數(shù)字混合)意愿找對(duì)象[1]，交朋友[2]，其他[3]，一個(gè)字符(數(shù)字)性別男[1]，女[2]，一個(gè)字符(數(shù)字)年齡一字節(jié)整數(shù)(16～120之間)學(xué)歷初中[1]，高中[2]，中專[3]，大專[4]，本科[5]，碩士[6]，博士[7]，一個(gè)字符(數(shù)字)經(jīng)濟(jì)一般[1]，小康[2]，中產(chǎn)[3]，富豪[4]，一個(gè)字符(數(shù)字)聯(lián)系可變長(zhǎng)度字符串(包括漢字和符號(hào))，可設(shè)定一最大長(zhǎng)度(如30個(gè)字符)
招呼可變長(zhǎng)度字符串(包括漢字和符號(hào))，可設(shè)定一最大長(zhǎng)度(如30個(gè)字符)■識(shí)別感應(yīng)條件意愿找對(duì)象[1]，交朋友[2]，其他[3]，一個(gè)字符(數(shù)字)性別不限
，男[1]，女[2]，一個(gè)字符(數(shù)字)年齡下限一字節(jié)整數(shù)(16～120之間)年齡上限一字節(jié)整數(shù)(16～120之間)學(xué)歷不限
，初中[1]，高中[2]，中專[3]，大專[4]，本科[5]，碩士[6]，博士[7]，一個(gè)字符(數(shù)字)經(jīng)濟(jì)不限
，一般[1]，小康[2]，中產(chǎn)[3]，富豪[4]，一個(gè)字符(數(shù)字)3.4資料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可以看出，資料包括固定長(zhǎng)度和可變長(zhǎng)度兩種類型，以固定長(zhǎng)度為主。固定長(zhǎng)度包括整數(shù)類型，定長(zhǎng)字符串，枚舉類型(為了簡(jiǎn)化，基本都用一位數(shù)字字符)；可變長(zhǎng)度類型只有可變長(zhǎng)度字符串。
感應(yīng)機(jī)中要存放機(jī)主自己的個(gè)人資料和感應(yīng)條件，還要能存放足夠數(shù)量的感應(yīng)接收到的別的機(jī)主的資料，具體可以如下考慮1)根據(jù)硬件存儲(chǔ)空間實(shí)際情況為機(jī)主個(gè)人資料、識(shí)別感應(yīng)條件和感應(yīng)接收資料分別定義一個(gè)起始存放地址，機(jī)主個(gè)人資料和識(shí)別感應(yīng)條件都為結(jié)構(gòu)類型(本機(jī)機(jī)器編號(hào)為只讀，一般存放在EEPROM中，不包括在機(jī)主個(gè)人資料結(jié)構(gòu)當(dāng)中)，感應(yīng)接收資料為結(jié)構(gòu)數(shù)組；2)定長(zhǎng)資料以確定順序放在結(jié)構(gòu)類型前面，變長(zhǎng)資料以確定順序放在結(jié)構(gòu)類型后面；3)對(duì)每種定長(zhǎng)資料都能累加前面資料的字節(jié)長(zhǎng)度確定一個(gè)地址偏移值，并根據(jù)結(jié)構(gòu)起始存放地址和地址偏移值進(jìn)行尋址；4)用一字節(jié)整數(shù)對(duì)個(gè)人資料和感應(yīng)條件統(tǒng)一編號(hào)，其中特別用ASCII碼中0x01-0x09(整數(shù)1～9)作可變長(zhǎng)度資料的開始標(biāo)記，如機(jī)主聯(lián)系資料可標(biāo)記為0x01，招呼用語(yǔ)可標(biāo)記為0x02，因此可在定長(zhǎng)資料后面通過搜索標(biāo)記碼對(duì)可變長(zhǎng)度資料進(jìn)行定位；5)用ASCII碼中0x00(NULL)標(biāo)記可變長(zhǎng)度資料結(jié)束，因此可根據(jù)變長(zhǎng)資料開始標(biāo)記和結(jié)束標(biāo)記確切地找出結(jié)構(gòu)當(dāng)中某個(gè)可變長(zhǎng)度資料；6)機(jī)主個(gè)人資料和識(shí)別感應(yīng)條件結(jié)構(gòu)中的每一項(xiàng)都可以修改，修改其中某個(gè)定長(zhǎng)資料值時(shí)不需考慮其它資料，修改變長(zhǎng)資料值時(shí)則需要整體移動(dòng)后面所有的變長(zhǎng)資料；7)感應(yīng)接收資料為結(jié)構(gòu)數(shù)組，需要存放上百條以上，其中每條內(nèi)部存儲(chǔ)都遵照②到⑤的規(guī)則，但每條開始用符號(hào)＜(0x3C)標(biāo)記，接下來(lái)是機(jī)器編號(hào)和其它內(nèi)容，結(jié)尾時(shí)先是感應(yīng)接收時(shí)間，然后再用符號(hào)＞(0x3E)標(biāo)記結(jié)束；8)感應(yīng)接收資料的接收時(shí)間以秒為單位用四字節(jié)整數(shù)形式存儲(chǔ)，計(jì)算方法是用接收時(shí)刻6字節(jié)整數(shù)(毫秒計(jì)時(shí))除以1000，得到以秒為單位的時(shí)間差；9)機(jī)主個(gè)人資料中如果有變長(zhǎng)資料，則以兩個(gè)0x00(NULL)字節(jié)作為整個(gè)結(jié)構(gòu)結(jié)束標(biāo)記；10)感應(yīng)接收資料結(jié)構(gòu)數(shù)組先用2字節(jié)整數(shù)記錄資料條數(shù)，接收資料允許按條讀取和按條刪除，讀尋址通過＜標(biāo)記、機(jī)器編號(hào)和＞標(biāo)記，而刪除中間某條時(shí)，后面的需整體前移。
3.5感應(yīng)接收機(jī)器編號(hào)緩存在某個(gè)空域內(nèi)，如公交車上，有相當(dāng)多的人會(huì)在一起呆較長(zhǎng)一段時(shí)間，如果大家都有相同用途的人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，就會(huì)反反復(fù)復(fù)廣播發(fā)送和接收，未免煩瑣和浪費(fèi)電池。因此要將感應(yīng)接收到的機(jī)器編號(hào)緩存一段時(shí)間，如果新接收到的資料其機(jī)器編號(hào)在緩存中還有，將放棄處理。
感應(yīng)接收機(jī)器編號(hào)以隊(duì)列方式緩存，可預(yù)先確定一個(gè)最大長(zhǎng)度(如1000條)和最長(zhǎng)緩存時(shí)限(如兩小時(shí))。機(jī)器編號(hào)是4字節(jié)整數(shù)，再用2字節(jié)整數(shù)表示緩存接收時(shí)間，因此每條共6個(gè)字節(jié)。緩存接收時(shí)間這樣計(jì)算感應(yīng)接收時(shí)間差÷86400000，余數(shù)為當(dāng)天時(shí)鐘，余數(shù)再除以60000，商即為分鐘計(jì)時(shí)的緩存接收時(shí)間。因此緩存接收時(shí)間的單位是分，范圍介于0～1440之間。感應(yīng)機(jī)將定期刪除超過緩存時(shí)限的機(jī)器編號(hào)，方法是先計(jì)算當(dāng)前的分鐘計(jì)時(shí)，然后用當(dāng)前分鐘計(jì)時(shí)減緩存時(shí)限，如果差為正數(shù)，直接用它作判斷標(biāo)準(zhǔn)，如果差為負(fù)數(shù)，則再加上1440作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，然后從緩存隊(duì)列頭部開始搜索，找到小于并且最接近判斷標(biāo)準(zhǔn)的感應(yīng)條目，將它及隊(duì)列中它前面的所有感應(yīng)條目都刪除。如果某段時(shí)間感應(yīng)接收資料密集，緩存隊(duì)列已滿(達(dá)到最大隊(duì)列長(zhǎng)度)，再接收新資料時(shí)則需將舊資料移出(按先進(jìn)先出隊(duì)列方式)。
可在機(jī)器編號(hào)緩存隊(duì)列前面用2字節(jié)整數(shù)記錄當(dāng)前緩存隊(duì)列長(zhǎng)度，或者另外定義一個(gè)2字節(jié)整數(shù)變量來(lái)記錄緩存隊(duì)列長(zhǎng)度。
3.6感應(yīng)資料接收處理人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)除了在關(guān)閉狀態(tài)、主動(dòng)廣播發(fā)送狀態(tài)、被動(dòng)廣播發(fā)送狀態(tài)不能接收其它感應(yīng)機(jī)的信息，在主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期和被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期內(nèi)都能有效接收信息。當(dāng)查詢到MAC層成功地接收到其它感應(yīng)機(jī)的廣播資料后，將按圖9所示流程對(duì)感應(yīng)資料進(jìn)行接收處理。可在應(yīng)用層對(duì)「匹配感應(yīng)條件」進(jìn)行屏蔽或使能，當(dāng)設(shè)置為使能狀態(tài)時(shí)，只保存符合感應(yīng)條件的接收資料；當(dāng)設(shè)置為屏蔽狀態(tài)時(shí)，則毋需匹配直接保存(如用于兩人無(wú)條件直接交換資料)。需要在感應(yīng)接收資料結(jié)構(gòu)數(shù)組(隊(duì)列)中保存接收資料時(shí)，應(yīng)在前面加上＜標(biāo)記，結(jié)尾處先加上以秒為單位的接收時(shí)刻(四字節(jié)整數(shù))，然后再加上＞標(biāo)記。
3.7機(jī)主資料廣播發(fā)送當(dāng)感應(yīng)機(jī)通過鍵控或者在主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期結(jié)束后競(jìng)爭(zhēng)到主動(dòng)廣播發(fā)送資格，將向MAC層請(qǐng)求進(jìn)行主動(dòng)廣播；當(dāng)感應(yīng)機(jī)在被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期內(nèi)通過被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)獲得被動(dòng)廣播發(fā)送資格，將向MAC層請(qǐng)求進(jìn)行被動(dòng)廣播。主動(dòng)廣播和被動(dòng)廣播都是將機(jī)主個(gè)人資料連同本機(jī)機(jī)器編號(hào)提交給MAC層，將保持原來(lái)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，只是在最前面加上機(jī)器編號(hào)。
3.8資料項(xiàng)目、枚舉類型和枚舉詞典定義用一字節(jié)整數(shù)對(duì)機(jī)主個(gè)人資料和識(shí)別感應(yīng)條件中的所有資料項(xiàng)目統(tǒng)一進(jìn)行編號(hào)，可約定個(gè)人資料在前，感應(yīng)條件在后，并且感應(yīng)條件是從某個(gè)整數(shù)開始(如50，0x32)。用表7所示結(jié)構(gòu)對(duì)資料項(xiàng)目進(jìn)行定義，所有資料項(xiàng)目的定義組成一個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)組。資料項(xiàng)目結(jié)構(gòu)數(shù)組先用一字節(jié)整數(shù)記錄資料項(xiàng)目總數(shù)(即數(shù)組大小)，最后再以兩個(gè)0x00(NULL)字節(jié)作為結(jié)束標(biāo)記。
用表8所示結(jié)構(gòu)對(duì)枚舉詞典進(jìn)行定義，所有枚舉類型的枚舉值組成一個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)組。枚舉值定義結(jié)構(gòu)數(shù)組先用一字節(jié)整數(shù)記錄枚舉值總數(shù)(即數(shù)組大小)，最后再以兩個(gè)0x00(NULL)字節(jié)作為結(jié)束標(biāo)記。
表7資料項(xiàng)目定義結(jié)構(gòu)

表8枚舉詞典定義結(jié)構(gòu)

3.9時(shí)序狀態(tài)和定時(shí)管理應(yīng)用層通過讀取MAC層時(shí)序狀態(tài)屬性來(lái)判斷當(dāng)前時(shí)序狀態(tài)。感應(yīng)機(jī)定時(shí)功能也放在應(yīng)用層，啟動(dòng)某個(gè)時(shí)序周期后(包括主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期和被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期)將返回當(dāng)前周期寬度，然后應(yīng)用層以該周期寬度作為定時(shí)時(shí)間開啟定時(shí)器。
3.10安全管理識(shí)別感應(yīng)機(jī)需要在EEPROM中存儲(chǔ)的特定信息首先包括機(jī)器編號(hào)(4字節(jié))，識(shí)別用途(2字節(jié))，缺省授權(quán)密碼(6字節(jié))，日歷時(shí)鐘參照起始時(shí)刻(5字節(jié))，軟件系統(tǒng)版本(3字節(jié))，生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品批次(二者字節(jié)長(zhǎng)度要根據(jù)實(shí)際的編碼方案來(lái)定)。然后采用對(duì)MAC幀載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的相同AES加密算法對(duì)這些特定信息進(jìn)行加密計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果作為識(shí)別感應(yīng)機(jī)內(nèi)部驗(yàn)證碼附加到上述特定信息之后也存儲(chǔ)在EEPROM當(dāng)中。以后感應(yīng)機(jī)每次開啟復(fù)位時(shí)，用同樣AES加密算法對(duì)機(jī)器編號(hào)等特定信息進(jìn)行加密計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與內(nèi)部驗(yàn)證碼進(jìn)行比較，如果不一致則認(rèn)為是仿冒，拒絕提供任何服務(wù)。
3.11按鍵處理按鍵可分成控制鍵和輸入鍵兩大類，控制鍵通過外部中斷進(jìn)行處理，輸入鍵則可在軟件中通過查詢進(jìn)行掃描處理。開機(jī)和關(guān)機(jī)以及打開和關(guān)閉無(wú)線收發(fā)應(yīng)有一個(gè)較長(zhǎng)的按鍵保持延遲時(shí)間以免誤操作。輸入主要采用候選值枚舉→前后移動(dòng)→選擇確認(rèn)的方式，不僅枚舉類型通過這種方式選擇枚舉值，數(shù)字、字母和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)也是這樣輸入。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，感應(yīng)機(jī)本身不直接支持中文輸入方法。
3.12應(yīng)用功能模塊識(shí)別感應(yīng)機(jī)主要包括以下應(yīng)用功能模塊1.讀取本機(jī)特定信息包括本機(jī)機(jī)器編號(hào)、識(shí)別用途、軟件系統(tǒng)版本、生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品批次等等。
2.設(shè)置日期時(shí)間設(shè)置本機(jī)時(shí)鐘日歷為當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。
3.機(jī)主個(gè)人資料管理先以名稱列表形式顯示出所有資料項(xiàng)目，然后可通過前后移動(dòng)選擇具體資料項(xiàng)目進(jìn)行查看或者修改，在查看資料項(xiàng)目時(shí)還可提供修改操作。如果感應(yīng)機(jī)包括USB接口，則可將感應(yīng)機(jī)與PC機(jī)通過USB接口相連，并在PC機(jī)上讀取和修改機(jī)主個(gè)人資料。
4.識(shí)別感應(yīng)條件管理先為是否匹配感應(yīng)條件定義一狀態(tài)變量，該變量可以是使能狀態(tài)或者屏蔽狀態(tài)。識(shí)別感應(yīng)條件管理中首先要提供的就是設(shè)置「匹配感應(yīng)條件」?fàn)顟B(tài)，可設(shè)置為使能狀態(tài)或屏蔽狀態(tài)。
以名稱列表形式顯示出所有感應(yīng)條件條目，然后可通過前后移動(dòng)選擇具體條目進(jìn)行查看或者修改，在查看條目時(shí)還可提供修改操作。如果感應(yīng)機(jī)包括USB接口，則可將感應(yīng)機(jī)與PC機(jī)通過USB接口相連，并在PC機(jī)上讀取和修改識(shí)別感應(yīng)條件。
5.感應(yīng)接收資料管理以摘要形式列出所有感應(yīng)接收資料，摘要中包括機(jī)器編號(hào)、授權(quán)密碼、感應(yīng)接收時(shí)刻等內(nèi)容，按接收時(shí)刻逆序排列(最新接收資料排在最前面)。然后可通過前后移動(dòng)選擇具體的資料進(jìn)行查看或者刪除，在查看資料時(shí)還可提供刪除操作。如果感應(yīng)機(jī)包括USB接口，則可將感應(yīng)機(jī)與PC機(jī)通過USB接口相連，并在PC機(jī)上讀出所有感應(yīng)接收資料進(jìn)行備份。
6.感應(yīng)機(jī)顯示用圖形符號(hào)顯示無(wú)線收發(fā)機(jī)開關(guān)狀態(tài)，信號(hào)能量，電池電量，接收到新資料提示等狀態(tài)信息。另外要顯示時(shí)鐘日期，溫度等信息。
四、USB通信軟件設(shè)計(jì)(如附圖10)五、人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)的結(jié)構(gòu)選擇和結(jié)合進(jìn)手機(jī)等其它數(shù)碼產(chǎn)品當(dāng)中現(xiàn)在人們隨身攜帶的數(shù)碼產(chǎn)品已經(jīng)很多，人們?nèi)绻S身帶的東西太多也確實(shí)不太方便，因此可以將人群識(shí)別感應(yīng)功能結(jié)合進(jìn)手機(jī)、PDA、MP3等隨身攜帶的數(shù)碼產(chǎn)品當(dāng)中。
5.1人群識(shí)別感應(yīng)功能加到手機(jī)當(dāng)中現(xiàn)在手機(jī)的硬件功能已非常強(qiáng)，本身還帶有非常成熟的嵌入式操作系統(tǒng)，如果是中文手機(jī)，一般還有多種相當(dāng)方便的漢字輸入方法，因此在手機(jī)上增加人群識(shí)別感應(yīng)功能是很方便的，只需增加很少的額外成本。在硬件上，只需要增加2.4GHz無(wú)線收發(fā)芯片，做成所謂雙模手機(jī)。在軟件上，在手機(jī)已有的嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行通信協(xié)議開發(fā)和應(yīng)用開發(fā)也比直接在單片機(jī)匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)上開發(fā)要方便一些(如圖11所示)。
5.2人群識(shí)別感應(yīng)功能加到PDA當(dāng)中PDA運(yùn)算、顯示、按鍵、通信等硬件功能也很強(qiáng)，一般也帶有成熟的嵌入式操作系統(tǒng)，有各種輸入方法和應(yīng)用軟件，因此在PDA中增加人群識(shí)別感應(yīng)功能也很方便。硬件上需增加2.4GHz無(wú)線收發(fā)芯片，可能還需要增加存儲(chǔ)機(jī)器編號(hào)等特定信息用的EEPROM。軟件上則是在PDA操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行通信協(xié)議開發(fā)和應(yīng)用開發(fā)(如圖12所示)。
5.3人群識(shí)別感應(yīng)功能與MP3結(jié)合在一起可選用功能比較強(qiáng)的單片MP3解碼芯片作為構(gòu)造整個(gè)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)，如Atmel公司的單片閃存MP3解碼芯片AT89C51SND2C，帶8位C51 MCU內(nèi)核(最大時(shí)鐘頻率20MHz)，64KB閃存，4KB EEPROM，2.3KB RAM，電源電壓2.7V-3.3V，支持MultiMediaCardTM、DataFlash、SmartMediaTM、CompactFlashTM和IDE接口，支持UART、SPI和Two-wire Interface(TWI，I2C)，USB 1.1，20位立體聲DAC，500mW功率放大器，可通過USB或UART進(jìn)行系統(tǒng)編程，2通道10位ADC，電池電壓監(jiān)控，多達(dá)32個(gè)通用I/O口，4位可中斷的鍵盤口(可組成4*n矩陣鍵盤)，兩個(gè)16位定時(shí)器，硬件看門狗，工作溫度范圍-40℃-+85℃，典型操作狀態(tài)下電流負(fù)載為25mA。對(duì)照人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)的硬件功能需求，只是RAM容量偏少，另外還需增加單片無(wú)線收發(fā)芯片。要做MP3則需增加足夠容量的NAND閃存。芯片本身已直接支持USB 1.1通信功能，而LCD顯示及控制、按鍵等等硬件功能，則是識(shí)別感應(yīng)機(jī)和MP3都需要的，可統(tǒng)籌考慮(如圖13所示)。
5.4結(jié)構(gòu)選擇因識(shí)別感應(yīng)機(jī)一旦批量生產(chǎn)投放市場(chǎng)，其數(shù)量會(huì)很大，因此也可以考慮采用手機(jī)常用的存儲(chǔ)器MCP(多芯片封裝)技術(shù)，將SRAM、閃存等存儲(chǔ)芯片，甚至還可包括EEPROM，通過堆疊封裝集成在一起，做成識(shí)別感應(yīng)機(jī)專用的存儲(chǔ)器MCP，而且從成本性能上考慮，其中每種存儲(chǔ)器的容量都可在滿足上述功能需求的基礎(chǔ)上適當(dāng)擴(kuò)大。
5.4.1MCU和無(wú)線收發(fā)分開使用不同芯片的硬件設(shè)計(jì)方案可以如下考慮1)選用單片無(wú)線收發(fā)芯片，而閃存、SRAM、EEPROM、定時(shí)器、UART、ADC、WDT、SPI或I2C、I/O口等功能需求都集中到MCU中(如圖14所示)；2)選用單片無(wú)線收發(fā)芯片，閃存、SRAM、EEPROM、定時(shí)器、UART、WDT、SPI或I2C、I/O口等集中于MCU中，外連單獨(dú)A/D轉(zhuǎn)換器組件(如圖15所示)；3)選用單片無(wú)線收發(fā)芯片，閃存、SRAM、定時(shí)器、UART、ADC、WDT、SPI或I2C、I/O口等集中于MCU中，EEPROM使用獨(dú)立組件，ADC也可分離出來(lái)(如圖16所示)；4)選用單片無(wú)線收發(fā)芯片，定時(shí)器、UART、ADC、WDT、SPI或I2C、I/O口等集中于MCU中，程序存儲(chǔ)器如果用EPROM則集成在MCU中，如果用閃存(與資料存儲(chǔ)合一塊)則既可包含在MCU中也可用獨(dú)立芯片，SRAM選用獨(dú)立芯片，ADC也可分離出來(lái)(如圖17所示)；5)選用單片無(wú)線收發(fā)芯片，定時(shí)器、UART、ADC、WDT、SPI或I2C、I/O口等集中于MCU中，閃存、SRAM、EEPROM采用多芯片封裝技術(shù)做成專用的存儲(chǔ)器MCP，EEPROM封裝在存儲(chǔ)器MCP中或者用獨(dú)立組件，ADC也可分離出來(lái)(如圖18所示)；6)選用單片無(wú)線收發(fā)芯片，MCU則選用低功耗LCD微控制器，以此為基礎(chǔ)再補(bǔ)足其它硬件功能需求，如EEPROM、SRAM、ADC等(如圖19所示)。
5.4.2當(dāng)使用射頻SoC(片上系統(tǒng))時(shí)，有以下幾種選擇1)CHIPCON公司(現(xiàn)被TI收購(gòu))的CC2430。(如圖20所示)。
2)NORDIC半導(dǎo)體公司的nRF24E1。(如圖21所示)。
3)Freescale公司的MC13212。(如圖22所示)。
六、網(wǎng)上配套信息交流系統(tǒng)設(shè)計(jì)(如圖23所示)識(shí)別感應(yīng)機(jī)要隨身攜帶，不可能做得很復(fù)雜，成本也不可能太高，因此只能存放機(jī)主的簡(jiǎn)要資料，機(jī)主的詳細(xì)資料就放到一個(gè)網(wǎng)上配套信息交流系統(tǒng)上。機(jī)主通過自己機(jī)器的數(shù)字編號(hào)和一個(gè)系統(tǒng)登錄密碼就可以登錄系統(tǒng)，登錄后就可在系統(tǒng)上提交自己更詳細(xì)的個(gè)人資料。
每臺(tái)機(jī)器除了一個(gè)唯一的數(shù)字編號(hào)，另外還有一個(gè)授權(quán)密碼，該密碼機(jī)主可以隨時(shí)改動(dòng)。當(dāng)機(jī)器感應(yīng)通訊時(shí)，機(jī)器編號(hào)和授權(quán)密碼會(huì)隨機(jī)主資料一塊傳過去，并隨機(jī)主資料一塊被保存。機(jī)主在配套信息交流系統(tǒng)上設(shè)置個(gè)人資料時(shí)，應(yīng)將系統(tǒng)上的授權(quán)密碼與自己機(jī)器的授權(quán)密碼設(shè)置成一樣的。
當(dāng)機(jī)主機(jī)器感應(yīng)到合適的對(duì)象時(shí)會(huì)將對(duì)方資料保存下來(lái)。機(jī)主如果想進(jìn)一步了解對(duì)方，則可登錄系統(tǒng)，登錄后可通過對(duì)方的機(jī)器編號(hào)和授權(quán)密碼查看對(duì)方的詳細(xì)資料，并可通過系統(tǒng)進(jìn)行更多的交流和交往。
每個(gè)機(jī)主的系統(tǒng)登錄情況，個(gè)人資料被別的機(jī)主查看的情況，查看別的機(jī)主資料的情況，在系統(tǒng)上都詳細(xì)進(jìn)行備案，這樣萬(wàn)一出現(xiàn)意外時(shí)，可以協(xié)助調(diào)查。如果某個(gè)機(jī)主不愿意與另外一個(gè)機(jī)主交往，不想讓對(duì)方再查看自己的個(gè)人資料，則可將對(duì)方置入黑名單當(dāng)中。
6.1初始系統(tǒng)登錄密碼和初始授權(quán)密碼每臺(tái)感應(yīng)機(jī)分配有一個(gè)自己的數(shù)字編號(hào)，還有一個(gè)標(biāo)記識(shí)別用途的分類編碼，另外再選擇三個(gè)內(nèi)部密碼字符串，總共是5個(gè)字符串。將5個(gè)字符串按一定順序排列組合連成一長(zhǎng)字符串，然后對(duì)此長(zhǎng)字符串進(jìn)行MD5加密計(jì)算，計(jì)算結(jié)果以字符方式給出，是32個(gè)字符。從其中選出15個(gè)字符作為初始系統(tǒng)登錄密碼，選出6個(gè)字符作為初始授權(quán)密碼。
機(jī)器編號(hào)分配出去之后，機(jī)器編號(hào)、初始系統(tǒng)登錄密碼和初始授權(quán)密碼存放在系統(tǒng)上一待機(jī)主認(rèn)證的表格中。感應(yīng)機(jī)交付給機(jī)主的同時(shí)會(huì)附上一張用戶卡片，上面印上感應(yīng)機(jī)數(shù)字編號(hào)及其條形碼，另外再印上初始系統(tǒng)登錄密碼并用不透明膜覆蓋掉(需刮掉膜才能看到)。機(jī)主拿到用戶卡片后進(jìn)入卡片上所標(biāo)明的網(wǎng)址，輸入卡片上所示感應(yīng)機(jī)編號(hào)和登錄密碼即可登錄系統(tǒng)，第一次登錄后即自動(dòng)完成該編號(hào)的機(jī)主認(rèn)證，并在機(jī)主資料表中為該編號(hào)機(jī)主增加一條記錄，以后機(jī)主再登錄系統(tǒng)時(shí)則直接搜索機(jī)主資料表。完成機(jī)主認(rèn)證后即可隨意修改機(jī)主自己的資料，并通過機(jī)器編號(hào)和授權(quán)密碼查看別的機(jī)主的資料。
感應(yīng)機(jī)交付給用戶前得設(shè)定好機(jī)器編號(hào)，通常把分配的機(jī)器編號(hào)和識(shí)別用途分類編碼，計(jì)算得到的初始授權(quán)密碼，連同其它固定信息都寫入感應(yīng)機(jī)的EEPROM當(dāng)中。
6.2修改系統(tǒng)登錄密碼和授權(quán)密碼機(jī)主登錄后可修改自己的系統(tǒng)登錄密碼。感應(yīng)機(jī)的缺省授權(quán)密碼為初始授權(quán)密碼，但機(jī)主可以隨時(shí)改動(dòng)，改動(dòng)后機(jī)主還需同步修改系統(tǒng)上自己的授權(quán)密碼，以保證感應(yīng)機(jī)中的授權(quán)密碼和系統(tǒng)上的授權(quán)密碼保持一致，讓感應(yīng)接收到自己資料的人還能上網(wǎng)查看自己的詳細(xì)資料。
6.3維護(hù)機(jī)主網(wǎng)上資料感應(yīng)機(jī)上只存放機(jī)主的簡(jiǎn)要資料，更詳細(xì)的資料則通過系統(tǒng)提供，包括照片、自我介紹等等。機(jī)主可隨時(shí)登錄系統(tǒng)修改自己的網(wǎng)上資料。
6.4系統(tǒng)登錄及操作備案機(jī)主每次登錄系統(tǒng)時(shí)都要進(jìn)行內(nèi)部登記，包括登錄時(shí)間、IP地址等信息。機(jī)主登錄后可通過機(jī)器編號(hào)和授權(quán)密碼查看其他機(jī)主的網(wǎng)上資料，并將該機(jī)主加入到自己主動(dòng)交往名單中(同時(shí)登記加入時(shí)間)，以后則可通過主動(dòng)交往名單直接查看機(jī)主資料。機(jī)主若被其他機(jī)主查看過網(wǎng)上資料并被加入到其主動(dòng)交往名單中，從機(jī)主的角度看就是被動(dòng)交往，機(jī)主登錄后可通過被動(dòng)交往名單了解到哪些機(jī)主看過自己的網(wǎng)上資料，并可通過被動(dòng)交往名單直接回訪對(duì)方網(wǎng)上資料(不需要知道對(duì)方授權(quán)密碼，需進(jìn)行回訪登記)。
6.5其它系統(tǒng)信息交流方式機(jī)主登錄系統(tǒng)后可給自己主動(dòng)交往名單或被動(dòng)交往名單中的其他機(jī)主留言，或者跟對(duì)方在網(wǎng)上進(jìn)行即時(shí)通信，或者其它更獨(dú)特的網(wǎng)上交流方式。
6.6黑名單管理如果機(jī)主不愿意與自己主動(dòng)交往名單或被動(dòng)交往名單中的某位機(jī)主繼續(xù)交往，不想讓對(duì)方再查看自己的個(gè)人資料，則可將對(duì)方置入自己名下的黑名單當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，它包括計(jì)算控制模塊、存儲(chǔ)模塊、按鍵、溫度傳感器、無(wú)線收發(fā)模塊、USB總線接口、顯示模塊計(jì)算控制模塊用于對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行組合控制，一般用8位MCU；存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)信息，它包括程序存儲(chǔ)器、資料存儲(chǔ)器、特定信息存儲(chǔ)器及接收緩存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；按鍵用于感應(yīng)機(jī)的交互操作，它包括“退出(取消)”、“選擇(提交)”、“前移”、“主選擇”、“后移”、“開關(guān)收發(fā)機(jī)”、“開關(guān)感應(yīng)機(jī)”、“符號(hào)”、“0～9”、“A～M”和“N～Z”按鈕；溫度傳感器信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器傳入計(jì)算控制模塊以檢測(cè)溫度；無(wú)線收發(fā)模塊用于感應(yīng)機(jī)之間進(jìn)行無(wú)線通信信號(hào)的發(fā)送和接收，可以用單獨(dú)的無(wú)線收發(fā)芯片，也可以用集成了無(wú)線收發(fā)功能的單片機(jī)即射頻SoC片上系統(tǒng)，需另接天線；USB總線接口用于連接感應(yīng)機(jī)和PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，為USB標(biāo)準(zhǔn)通信接口；顯示模塊用于感應(yīng)機(jī)的交互顯示，可以用單色或者彩色LCD。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，其特征在于，所述感應(yīng)機(jī)都設(shè)一個(gè)唯一的數(shù)字編號(hào)，機(jī)主通過該編號(hào)彼此區(qū)分，用一個(gè)數(shù)字編碼來(lái)區(qū)分不同的識(shí)別用途，只有同一編碼的感應(yīng)機(jī)(同類型感應(yīng)機(jī))才能彼此識(shí)別感應(yīng)和接收保存對(duì)方機(jī)主資料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，其特征在于，所述感應(yīng)機(jī)的無(wú)線通信協(xié)議為物理層協(xié)議規(guī)范以IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)物理層協(xié)議規(guī)范為基準(zhǔn)，定義物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)數(shù)據(jù)幀的格式、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收服務(wù)原型函數(shù)以及設(shè)置管理服務(wù)原型函數(shù)；MAC層協(xié)議規(guī)范主動(dòng)廣播和被動(dòng)廣播通信，時(shí)序狀態(tài)和時(shí)序同步控制，MAC層服務(wù)規(guī)范，主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法和被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)算法，MAC幀結(jié)構(gòu)，安全方案等等；應(yīng)用層協(xié)議規(guī)范時(shí)序狀態(tài)及定時(shí)管理、應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、接收信息緩存、日歷時(shí)鐘等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，其特征在于，所述感應(yīng)機(jī)時(shí)序狀態(tài)包括收發(fā)機(jī)關(guān)閉狀態(tài)(TRXClosedPhase)、主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期(ActiveBCCompetitivePhase)、主動(dòng)廣播發(fā)送周期(ActiveBroadCastPhase)、被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期(PassiveBCCompetitivePhase)和被動(dòng)廣播發(fā)送(PassiveBroadCastPhase)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，其特征在于，所述MAC層服務(wù)包括狀態(tài)轉(zhuǎn)換管理，周期定時(shí)管理，廣播數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，廣播競(jìng)爭(zhēng)等服務(wù)，MAC層服務(wù)所定義的原型函數(shù)包括收發(fā)機(jī)開啟請(qǐng)求ML-TRX-START.request、收發(fā)機(jī)開啟確認(rèn)ML-TRX-START.confirm、收發(fā)機(jī)關(guān)閉請(qǐng)求ML-TRX-CLOSE.request、收發(fā)機(jī)關(guān)閉確認(rèn)ML-TRX-CLOSE.confirm、啟動(dòng)主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期請(qǐng)求ML-ACTIVE-BCC-START.request、啟動(dòng)主動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期確認(rèn)ML-ACTIVE-BCC-START.confirm、啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期請(qǐng)求ML-PASSIVE-BCC-START.request、啟動(dòng)被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)周期確認(rèn)ML-PASSIVE-BCC-START.confirm、主動(dòng)廣播請(qǐng)求ML-ACTIVE-BROADCAST.request、主動(dòng)廣播確認(rèn)ML-ACTIVE-BROADCAST.confirm、被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)請(qǐng)求ML-PASSIVE-BC-COMPETE.request、被動(dòng)廣播競(jìng)爭(zhēng)確認(rèn)ML-PASSIVE-BC-COMPETE.confirm、被動(dòng)廣播請(qǐng)求ML-PASSIVE-BROADCAST.request、被動(dòng)廣播確認(rèn)ML-PASSIVE-BROADCAST.confirm、廣播數(shù)據(jù)接收指示ML-BROADCAST.indication、MAC層可讀屬性讀取請(qǐng)求ML-ATTR-GET.request、MAC層可讀屬性讀取確認(rèn)ML-ATTR-GET.confirm、MAC層可寫屬性設(shè)置請(qǐng)求ML-ATTR-SET.request、MAC層可寫屬性設(shè)置確認(rèn)ML-ATTR-SET.confirm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，其特征在于，所述MAC幀結(jié)構(gòu)包括以下幾個(gè)基本部分①M(fèi)AC幀頭，包括幀控制；②MAC幀載荷，放置具體的信息，長(zhǎng)度可變；③MAC幀尾，包括幀校驗(yàn)序列(FCS)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，其特征在于，所述安全方案是在發(fā)送和接收時(shí)采用AES算法對(duì)MAC幀載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，其特征在于，所述應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中特別給出了征婚交友應(yīng)用中的機(jī)主個(gè)人資料和識(shí)別感應(yīng)條件定義機(jī)器編號(hào)4個(gè)字節(jié)，內(nèi)部以無(wú)符號(hào)整數(shù)形式授權(quán)密碼6個(gè)字符(字母和數(shù)字混合)意愿找對(duì)象[1]，交朋友[2]，其他[3]，一個(gè)字符(數(shù)字)性別男[1]，女[2]，一個(gè)字符(數(shù)字)年齡一字節(jié)整數(shù)(16～120之間)學(xué)歷初中[1]，高中[2]，中專[3]，大專[4]，本科[5]，碩士[6]，博士[7]，一個(gè)字符(數(shù)字)經(jīng)濟(jì)一般[1]，小康[2]，中產(chǎn)[3]，富豪[4]，一個(gè)字符(數(shù)字)聯(lián)系可變長(zhǎng)度字符串(包括漢字和符號(hào))，可設(shè)定一最大長(zhǎng)度(如30個(gè)字符)招呼可變長(zhǎng)度字符串(包括漢字和符號(hào))，可設(shè)定一最大長(zhǎng)度(如30個(gè)字符)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)，其特征在于，所述感應(yīng)機(jī)可做成獨(dú)立的產(chǎn)品形態(tài)，并增加時(shí)鐘、日歷、數(shù)字溫度計(jì)等功能，也可將識(shí)別感應(yīng)功能結(jié)合進(jìn)手機(jī)、PDA、MP3等其它隨身攜帶的數(shù)碼產(chǎn)品當(dāng)中。
10.一種無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)網(wǎng)上配套信息交流系統(tǒng)，它包括客戶端和服務(wù)器端客戶端用于機(jī)主注冊(cè)、登錄、填寫修改資料和查詢機(jī)主信息等操作；服務(wù)器端用于儲(chǔ)存機(jī)主資料以及登錄、交往等備案信息，并根據(jù)機(jī)主的操作要求提供響應(yīng)服務(wù)；機(jī)主要經(jīng)過機(jī)器編號(hào)和登錄密碼驗(yàn)證才能進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)入系統(tǒng)后可查看別的機(jī)主的資料，但需知道對(duì)方的機(jī)器編號(hào)和授權(quán)密碼；每臺(tái)感應(yīng)機(jī)機(jī)主可設(shè)一個(gè)授權(quán)密碼，感應(yīng)接收到機(jī)主資料時(shí)就能同時(shí)獲取其機(jī)器編號(hào)和授權(quán)密碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無(wú)線近距離人群識(shí)別感應(yīng)機(jī)及網(wǎng)上配套信息交流系統(tǒng)，它屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。本感應(yīng)機(jī)由計(jì)算控制模塊、存儲(chǔ)模塊、按鍵、溫度傳感器、無(wú)線收發(fā)模塊、USB總線接口、顯示模塊組成，網(wǎng)上配套信息交流系統(tǒng)由客戶端和服務(wù)器端組成。每個(gè)感應(yīng)機(jī)設(shè)一個(gè)唯一的數(shù)字編號(hào)，另外還有一個(gè)授權(quán)密碼，機(jī)主通過該編號(hào)彼此區(qū)分，另用一個(gè)數(shù)字編碼來(lái)區(qū)分不同的識(shí)別用途，只有同一編碼的感應(yīng)機(jī)(同類型感應(yīng)機(jī))才能彼此識(shí)別感應(yīng)和接收保存對(duì)方機(jī)主資料。利用本發(fā)明可以不受地域和空間的限制，同類型感應(yīng)機(jī)碰到一起就可以自動(dòng)感應(yīng)交流，為相互陌生的人之間提供了一種信息交流的方式和平臺(tái)，增進(jìn)人們交流交往，解決單身男女婚配難題，促進(jìn)社會(huì)和諧。
文檔編號(hào)H04B7/26GK101030906SQ20061012308
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者蔡水平 申請(qǐng)人:蔡水平