NRF24L01模塊在監控領(lǐng)域應用的拓展

　　引言

　　RFID(射頻身份識別)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的核心技術(shù)之一，在監控領(lǐng)域的應用已經(jīng)開(kāi)始被逐漸推廣[1-6]。

　　監控，包含監視和控制兩層含義。監視功能主要是通過(guò)判斷接收信號的有無(wú)和強弱來(lái)實(shí)現，考慮到采用移動(dòng)電源的因素，標簽通常選用無(wú)源

　　標簽;控制功能則建立在強大的指令傳輸能力基礎之上，這樣一來(lái)，無(wú)源標簽則很難滿(mǎn)足通信距離遠、數據傳輸速率大的要求，于是，超低功耗的有源標簽在監控領(lǐng)域成為首選。作為此類(lèi)標簽芯片的杰出代表，NORDIC公司的NRF24L01[7]芯片以其高頻率(2.4GHz)、高工作速率(最高工作速率為2Mbps)、低功耗(1.9~3.6V工作電壓，待機模式下22mA;掉電模式下為900nA)、小封裝(QFN20封裝)、多頻道(126頻道)和較強的抗干擾能力(高效GFSK調制)等突出優(yōu)點(diǎn)在相關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)上占據了主導地位。

　　此外，NRF24L01可以工作在Enhanced ShockBurst收發(fā)模式下的特點(diǎn)更使之對監控領(lǐng)域的應用產(chǎn)生影響，在Enhanced ShockBurst收發(fā)模式下，使用片內的先入先出堆棧區，數據低速從MCU(單片機)送入，但高速(1Mbit/s)發(fā)射，這樣既可以盡量節能，又在使用低速的情況下也能得到很高的射頻數據發(fā)射速率，同時(shí)也減小了整個(gè)系統的平均工作電流。

　　但是，S波段信號繞射能力較弱，在障礙物較多的復雜環(huán)境中工作距離短，成為了限制以NRF24L01為代表的射頻模塊的應用，為解決這個(gè)問(wèn)題，現以對大園區內的U盤(pán)實(shí)施監控為例，設計以下系統。

　　系統方案

　　整個(gè)監控系統包含若干個(gè)RFID子系統和一個(gè)數據庫系統。子系統分為兩類(lèi)：一類(lèi)是安裝在園區內的辦公室、實(shí)驗室、倉庫等小區域內的RFID子系統，記為OS(Ocial Subsystem)，每個(gè)OS包含一臺通用計算機、一個(gè)閱讀器和若干附有標簽的U盤(pán);另一類(lèi)是安裝在園區進(jìn)出口的RFID子系統，記為GS(Gating Subsystem)，每個(gè)GS包含一臺通用計算機和一個(gè)閱讀器。數據庫建立在接入局域網(wǎng)的任一計算機上，對U盤(pán)的狀態(tài)信息進(jìn)行管理，每個(gè)子系統的通用計算機通過(guò)局域網(wǎng)共享數據庫中的信息，計算機與閱讀器通過(guò)串口連接。

　　在權限允許的基礎上，用戶(hù)可以修改數據庫中的信息，以確定U盤(pán)的合法活動(dòng)范圍，實(shí)現對U盤(pán)活動(dòng)范圍的授權，活動(dòng)范圍可分為以下三個(gè)等級，第一級為所屬SS內部，第二級為所屬SS外且在園區內，第三級為園區外。

　　每個(gè)OS的計算機從數據庫模塊中獲得所管轄的U盤(pán)的標簽信息，通過(guò)閱讀器向這些標簽發(fā)出指令，標簽收到指令后發(fā)送應答信息至閱讀器，由閱讀器發(fā)送至計算機，若計算機超過(guò)一定時(shí)間未收到應答信息，即啟動(dòng)報警。每個(gè)GS的計算機通過(guò)局域網(wǎng)從數據庫中獲取整個(gè)系統中被授權在OS外且園區內活動(dòng)的U盤(pán)信息，通過(guò)閱讀器并向這些標簽發(fā)送詢(xún)問(wèn)信息，若收到標簽應答信息，則認為U盤(pán)將要通過(guò)進(jìn)出口非法離開(kāi)園區，即啟動(dòng)報警。