标签: 无线传输

根据Growth+Reports穿戴式装置全球展望与预测报告，预计2031年全球穿戴式医疗设备市场规模将达到1,325亿美元。因此各家方案解决商无不积极地投入大量人力、物力来耕耘这块大饼。在穿戴式医疗设备市场中，若以装置设备类型来看，可区分为：监控、诊断设备与治疗设备。而治疗设备类别，又可进一步分为：疼痛管理设备、呼吸治疗设备、康复设备、药物输送设备、助听器和可穿戴心脏除颤器等等。 资料来源: Wearable Devices Market 2031 – $132.5 billion Revenue Forecast | GPR (growthplusreports.com) 智能医疗新趋势 科技加持下医疗质量跟着升级 现今的智慧医疗已藉由新科技的辅助，减轻医护人员的工作量，提升照护质量。举例来说：药物输送设备类别中的「智能点滴监测系统」，就是藉由监控点滴药袋的液体重量，实时取得点滴状态信息，再透过无线传输，让「护理站电子白板」、「工作台车」以及「医护人员手机APP」之间同步连动监测数据，省去医护人员需要时刻巡房及纪录点滴数据的负担。 在智能点滴监测生态圈中，每天都在上演以下应用场景： 潜藏在智慧医疗下的隐忧 ― 人命攸关的医疗监测质量真的稳定吗？ 『百佳泰医疗电子生态圈』顾问团队，在与医疗解决方案供货商的合作过程中得知，客户端最常遇到的问题是: 自动提醒功能延迟或是无反应 ， 导致医护人员还是得随时核对信息，以确保病患点滴施打安全 。 根据经验初步推测，造成智能功能异常的主因应该是医院病房空间的无线环境，充斥着各式及大量杂乱的无线讯号所致。为了确实有效解决此问题，顾问团队亲自到场实测，从病房楼层的无线讯号强度，以及无线信号分布状况，来进行检测分析： 图：场域无线讯号实测结果 (蓝色表示讯号较弱) 如上图可见：右边的蓝色跟水蓝色的区块较多，这表示同一楼层场域内的无线讯号传输稳定度与覆盖率并不理想，而发生点滴监测系统自动提醒延迟的病房，就是位于这样的蓝色区块中。 之所以会产生此问题，主要原因就是医院楼层病房隔间数多、墙体厚且钢筋配比高，再加上医护人员及陪病家属所携带的计算机、平板、手机等大量具有无线射频的设备同在一个空间内，容易导致该空间内无线信号受到影响，致使数据传输时发生延迟。 过去医疗产业大都采取被动式的照护模式，如今随着技术的兴起，逐步导入相关技术及解决方案，然而智慧医疗设备与各式医护情境的兼容性却成一大绊脚石。

本次要说明的主题是 6.4.1 Multiple STAs Performance Test ，在 TR-398 issue 2 Corrigendum 1 Test Plan 中, 也是让许多厂商感到棘手的项目。 测试概要 6.4.1 Multiple STAs Performance Test的测试概念主要是将9台设备平均分成 短距离(强讯号）、中距离(中讯号)、远距离(弱讯号)三个组别 ，并且让这9台联机设备同时进行传输，并且检查整体的总传输能力不会受到太大的影响。测试方式会将AP与所有联机设备端模拟距离 2公尺 的状况下再透过衰减器进行低、中、高衰减以模拟三种不同距离，分别测量各自情况下其上下行的 总传输吞吐量 ，包含： 短距离 (3台设备) 短加中距离 (共6台设备) 短加中加远距离 (共9台设备) 这个测试是为了检测AP在同时与不同讯号强度联机设备进行传输时，整体的总传输吞吐量不会因为被距离较远的联机设备拖垮，是相当严格的测试条件。 测试标准 针对不同无线模式及传输方向设定，每个测试设定的整体总传输吞吐量都必须符合协会制定的标准，详细请参阅下表： 6.4.1 Multiple STAs Performance Test传输吞吐量的标准 (S代表短距离/M代表中距离/L代表长距离) 常见问题 6.4.1 Multiple STAs Performance Test 的测试，大部分的AP在低衰减、强讯号(距离近)时(额外衰减值为10dB)，都能轻松通过标准。一般情况下，由于AP需要花比较多的时间在处里讯号较弱的联机设备连带着影响传输速度，我们合理推测随着其他较弱讯号的联机设备加入，总传输吞吐量就容易受到影响。 从下面的结果可以看到从近距离加上中距离的上行传输时就可以发现距离较远的3台联机设备的传输吞吐量有受到影响，甚至于之后再把远距离的3台联机设备加入后影响的更大，其传输吞吐量掉到1Mbps以下造成整体的传输吞吐量下降。 6.4.1 Multiple STAs Performance Test测试结果 测试建议 根据以往的测试经验来说，我们发现 6.4.1 Multiple STAs Performance Test 其实跟AP的 Airtimes Fairness(Test Item 6.2.3) 功能有相关。当无线设备与AP联机时，联机质量越好，MCS就会比较高，传输的速度也会为之增加。反之，联机质量越差，MCS就会比较低，传输速度会因此降低。 Airtime Fairness 功能是一种通过调整牺牲MCS较低的联机设备的传输时间，将无线资源优先分享给联机质量较优、传输速度快、MCS高的联机设备，避免无线资源一直被低MCS的设备占用，这对同时服务高与低MCS的联机设备常常会带来不公平的分配。 而6.4.1 Multiple STAs Performance Test的测试中，中距离组及远距离组的联机设备，随着距离拉远、讯号衰减，MCS也随着变小。AP必须一直花时间处里这些MCS低的联机设备的资料传输，导致MCS高的传输速率会被拖慢，进而影响到AP整体的传输效能。因此，我们会建议客人在执行此测试项目遇到问题时，或许可以透过 Airtime Fairness 的方式解决。 拓展阅读 TR-398 常见問答：6.3.1 Range Versus Rate Test（Part 1） TR-398常见问答：6.3.2 Spatial Consistency Test（Part 2）

　    物联网(IoT)的范畴极广，而物联网的运作需要有线、无线通讯为支撑，以家庭而言，需要Wi-Fi、Bluetooth、Z-Wave等无线通讯支撑，或G.hn、HomePNA等有线通讯支撑。 　　IoT的物物相连情境中，各种物品都会具备连网功能。 　　产业方面多使用ZigBee无线通讯，但ZigBee的每个节点(node)通讯距离一般约在数十公尺，最多至100公尺、300公尺，无法到达一公里以上的通讯距离。 　　如果要达一公里以上的传递，可以用增设节点的方式来达成，传递过程中的数个节点，只负责将数据再转传，自身不需要感测、产生数据，但此作法的缺点是必须佈建、维护更多的节点，即便没有故障失效，日久也必须去更换电池(除非该节点有在地能源采集能力，但目前的能源采集多在于延长电池使用时间，而非全然替代电池)。 　　如果数据传递的路径是经过河流、高山、峭壁等，则难以佈建，也难以换替电池，如此替代的长距离通讯方案可能为现有手机所用的2G、3G通讯，但采行这类的通讯涉及两点，一是产业应用的自建自用，也必须徵求频谱授权，有些国家需要付费，另一是直接与电信业者(如中华电信、台湾大哥大)合作，使用其基地台传递，然也必须付费给电信业者。 　　或者，也可以采行Wi-Fi，但Wi-Fi的频段高(2.4GHz)，要长距离传输必须增强发送功率，且产业应用不需要Wi-Fi动辄Mbps以上的传输率，只需要kbps等级即可。 　　 可远传的Sub 1GHz无线通讯 　　因此，业界开始发展低于1GHz频段以下的无线通讯，如315MHz、433MHz、868MHz、915MHz等，泛称为Sub 1GHz，其中868MHz、915MHz与ZigBee相同频段，但315MHz、433MHz则为更低频，其他也包含300MHz、387MHz、470MHz、779MHz等，不同国家有不同的规划配置。 　　低频的好处是相同发送功率下可获得较远的传送距离，若使用315MHz，与Wi-Fi的2.4GHz相比差距约8倍，Wi-Fi若能达100公尺，315MHz则可达800公尺(覆盖面积更差距64倍)，再加上Sub 1GHz不需要高传输率，不需要16QAM、64QAM等复杂调变，采行简单调变(如ASK、FSK等)的结果是传输距离更远，可达数公里。 　　因此有愈来愈多晶片业者投入Sub 1GHz的发展，如TI、STMicro、Infineon等，以满足产业需要的长距离、低数据传输率需求。 　　Sub 1GHz虽有好处，但缺点是各国尚未统一可用频段，如日本可用310MHz，大陆可用470MHz等，因此晶片业者在设计晶片时，尽可能让单一晶片可支援多种频段，若无法用单一晶片支援所有频段，也可能用一颗支援多个低频段(偏300、400MHz)，另一颗支援多个高频段(偏800、900MHz)。此外发送功率也必须合乎各地规范，如欧洲ETSI、美国FCC等认证。 　　 IEEE 802.11ah标准制订中 　　也因为Sub 1GHz尚未全然标准化，因此IEEE也开始研拟、制订其标准，此即为IEEE 802.11ah，若无其他延宕，预计在2016年3月完成制订。目前参与此标准订立的相关业者机构有Motorola Mobility(尚待确认仍属Google或已属Lenovo)、NEC、CSR、ETRI、Intel等，另也包含Broadcom、Huawei、Qualcomm、Marvell、Samsung 　　虽然仍在研拟，但已可从草拟版略知若干技术细节，例如通道频宽可为1、2、4、8、16MHz，需要高传输率可采8、16MHz，需要低传输率可采1、2MHz，明显与今日主流Wi-Fi不同，主流Wi-Fi为追求高传输率，11n时代允许选用40MHz(11g仅20MHz)，11ac则至80MHz，11ac Wave更至80+80MHz或160MHz。另外11ah/Sub 1GHz虽只需要低传输率，但目前已知也至少能支援150kbps。 　　11ah的标准一旦确立，则IoT物联网的发展将有更强力的依靠，特别是Km级通讯的2G、3G也朝高传输率发展(4G、LTE、LTE-Hi等)，就更需要专精于产业应用的Sub 1GHz技术标准，期待此能更早到来。

本实例是以STM32F103系列单片机作为核心处理器，利用VS1003芯片进行音频解码的一种无线解说器。通过对触摸显示屏的操作，实现手持部分和终端部分二者的无线通讯。系统采用大容量的SD卡作为存储部分,通过SPI将VS1003B与SD卡的数据与STM32进行交互通信。本解说器在播放时没有出现理论上的断续情况,音质较好,占用的软硬件资源也较少,为后续的扩展留下了很大空间。 无线讲解器通常用于工厂、博物馆、景区等室外空旷场所供参观介绍用，通过事先在场所安放无线发射模块，并控制发射模块的工作范围。听众到达景点后，手上的讲解器将自动接收各个地点的无线编码信号，经解码后即可将存储在SD卡中的语音播放，以便清晰地全程收听全部介绍内容。 1 系统总体构成 系统主要器件包括TFT触摸屏、STM32F103RCT6微控制器、SD卡、语音解码芯片VS1003、扬声器。STM32F103RCT6微控制器为系统终端的控制核心，通过它与手持式设备之间进行无线串口通讯，读取SD卡中的音频文件，控制VS1003解码读取的数据，实现声音的播放与控制，该系统主体结构如图1所示。 图1 系统设计框图 【分页导航】 第1页： 无线解说器系统总体构成 第2页： TFT触摸屏控制电路 第3页： VS1003音频解码控制电路 第4页： 无线解说器手持设备控制流程 第5页： 无线解说器终端设备程序流程图 2 硬件电路控制 2.1 TFT触摸屏控制电路 单片机芯片STM32F103RCT6工作在8MHz时钟下，RTC工作在32.768kHz时钟下。单片机PA3、PA5、PA6、PA7、与SD卡SD_CS、SPI1_SCK、SPI1_MISO、SPI1_MOSI相连，采用SPI通讯。显示屏接口采用并行总线方式(数据总线D 、地址总线A 、片选/CS、读/RD、写/WR)，直接与单片机引脚相连，如图2所示。 图2 TFT触摸屏与单片机连接控制原理图 【分页导航】 第1页： 无线解说器系统总体构成 第2页： TFT触摸屏控制电路 第3页： VS1003音频解码控制电路 第4页： 无线解说器手持设备控制流程 第5页： 无线解说器终端设备程序流程图 2.2 VS1003音频解码控制电路 语音解码芯片VS1003可解码MP3(MPEG 12音频层III)(CBR+VBR+ABR)、WMA 4.0/4.1/7/8/9的所有配置文件(5.384kbit/s的)、WAV(PCM+IMAADPCM)、MIDI/SP—MIDI文件，对话筒输入或线路输入的音频信号进行IMA ADPCM编码，内含高性能片上立体声数模转换器，两声道间无相位差。 图3 音频解码电路原理图 VS1003通过7根引脚(VS RST、VS DREQ、VS_MISO、VS_MOSI、VS_SCK、VS_XDCS、VS_XCS)与主控芯片相连，如图3所示。需要播放音频文件时，首先应复位VS1003(包括硬复位和软复位)，让其回到原始状态，准备解码下一个音频文件。接着需配置VS1003相关寄存器，包括VS1003的模式寄存器(MODE)、时钟寄存器(CLOCKF)等。最后向VS1003里写入数据。VS1003会自动识别它所支持的音频格式并进行播放。 【分页导航】 第1页： 无线解说器系统总体构成 第2页： TFT触摸屏控制电路 第3页： VS1003音频解码控制电路 第4页： 无线解说器手持设备控制流程 第5页： 无线解说器终端设备程序流程图 3 软件控制设计 3.1 手持设备控制流程 对手持式设备进行软件控制编程时，第一步使用需要对系统时钟进行初始化，需要对外部高速时钟使能，中断向量表配置，锁相环配置等过程。这样系统才能正确执行相关程序。接下来对串口进行初始化，本设计使用的串口一，需要对GPIOA进行初始化，并配置其复用功能，将TXD引脚设置成复用延迟输出，RXD配置成浮空输入。下面设置USAT的波特率、传输字长、有无奇偶校验、数据流控制、收发模式、中断优先级、中断服务函数等。 图4 手持设备控制程序流程图 手持设备上的TFT初始化以后，就可显示初始化界面，接着等待终端设备发送数据显示，手持设备在完成各种初始化工作后与终端设备进行握手连接，握手成功之后便能显示终端设备上发送过来的信息，握手失败后就不停尝试着与终端设备进行握手，直到握手成功。触摸屏点击后进行软件判断得到点击的坐标值，并将坐标值传送至终端设备。 【分页导航】 第1页： 无线解说器系统总体构成 第2页： TFT触摸屏控制电路 第3页： VS1003音频解码控制电路 第4页： 无线解说器手持设备控制流程 第5页： 无线解说器终端设备程序流程图 3.2 终端设备程序流程图 终端设备开机后需要设置无线单片机的初始值，初始值为包括解说区域的坐标代码，因此在游览干道旁需每隔约25m设置一个终端，当游人在游览干道上行进，身上的手持设备就可随时和道路旁放置的无线终端相互交换信息，播放需要的解说词。 因此终端流程最开始对所需要的外设进行初始化，确认初始化无误以后进入正弦波测试，如有初始化不成功的程序将不能进入下一个流程。在正弦波测试完之后确定终端设备上的外设运行良好，将SD卡中的音频文件信息解码出来，并发送出去，此时进入串口监控状态，时刻监控串口信息，当收到播放指令时即在SD卡中寻找对应的信息，并从SD卡中将数据读取出来，发送至VS1003进行解码，在播放过程中如接收到新的串口数据，再进行判断，是停止还是暂停或者其他命令，然后执行相应的命令。 图5 终端设备程序流程图 4 结论 本文所设计的无线解说器以STM32F103系列单片机作为核心处理器，处理速度快且性价比高。利用VS1003解码芯片控制音频解码文件，选用合适的通讯方式，严格把控时序，确保播放声音的清晰与真实。通过对触摸显示屏的操作，实现手持部分和终端部分二者的无线通讯，确保游人在指定地点接收到相应解说词，本系统经过实际使用，通信效果良好，播放的解说词流畅，音质较好。在后期设备升级中，可考虑采用高速DSP作为中央控制芯片，即可无需解码芯片，且更好地将系统嵌入到DSP为核心的产品中，从而更加人性化。 【分页导航】 第1页： 无线解说器系统总体构成 第2页： TFT触摸屏控制电路 第3页： VS1003音频解码控制电路 第4页： 无线解说器手持设备控制流程 第5页： 无线解说器终端设备程序流程图

经过VGAIC畅通技术部同事的不懈努力，高清VGA编码器VGAIC-EN3/460性能得到大幅提升。具体功能如下：   1：客户订购时只需加30元，即可选配支持150M wifi模块，从页跨越有线至无线传输，享受无线流煤体的录制监控直播等功能。   2: 编码器流煤体监控直播录制软件发布V1.1.0.2版本，最新直播软件支持几百用户并发访问，监控录制软件稳定高效，1080P解码cpu占用率在20%左右(win7/i3配置).   3: 编码器嵌入式软件升级最新功能，EN460支持hdmi audio和3.5 audio可选，高清CD音质编码，可选aac/mp3编码模式。全新多种协议支持，支持rtsp,rtmp,ts,tcp,udp等多种协议，提供完善的SDK功能，便于客户做各种应用。支持windows/linux系统，跨越平台障碍。   4: 全接口解码器也升级支持hdmi audio及wifi功能。   VGAIC畅通完整的编解码应用模式，从而使高清VGA流煤体应用全面普及。 了解详情：http://www.vgaic.com/， 联系方式：http://www.vgaic.com/contact/