AES支持128、192或256比特三种密设计采用的是128位密钥长度。
射频发射、接收
本设计采用nRF905射频芯片实现数据的无传输。nRF905是挪威Nordic公司推出发射器芯片,32引脚QFN封装(5×5mm)压为1.9V一3.6V,工作于433/868/ISM频道(可以免费使用)。nRF905可以处理字头和CRT(循环冗余码校验)的工作,可由片内硬件自动 完成曼彻斯特编码/解码,使用SPI接口与微控制器通信,配置非常方便,其功耗非常低,以一10dBm的输出功率发射时电流只有11m收模式时电流为12.5mA。nRF905不仅戴式医疗仪器低功耗的要求,并且能同时保证传输速率以及传输距离。经实际测量,在室内有墙壁阻隔,无剧烈运动的情况下,传 输距离达到30m以上,因而被监测者可以在室内自由活动。无线传输丢包率在1/10 000内,能保证传输数据不丢失。最大输速率可达100kbs。
硬件连接
设计中,前端采用C8051F330单片机(MC现对nRF905的控制,而后端采用s3C2440(ARM9)来控制。其结构框图如图2所示:
图2、信号收发电路结构框图
MCU和ARM9通过SPI总线来对nRF9部寄存器进行配置,主要是对五类寄存器进行配置:一是射频配置寄存器共10个字节,包括中心频点、无线发 送功率配置、接收灵敏度、收发数据的有效字节数、接收地址配置等重要信息;二是发送数据寄存器,共32字节,MCU要向外发的数据就需要写在这里;三是发 送地址,共4个字节,一对收发设备要正常通信,就需要发送端的发送地址与接收端的接收地址配置相同;四是接收数据寄存器,共32字节,nRF905接收到 的有效数据就存储在这些寄存器中,MCU可以在需要时到这里读取;五是状态寄存器,1个字节,含有地址匹配和数据就绪的信息,一般不用。控制总线主要用来 选取nRF905不同的工作模式(4种模式,如表1所示);查询nRF905当前的状态(数据发送或接收是否完成);使能nRF905的SPI等。
表1、nRF905工作
软件设计
本设计前端采用C8051F330单片机来实的A/D转换以及对nRF905的控制。C80部自带10位的A/D转换器、支持SPI通讯、体积功耗低 且运行快,因而有很广泛的应用。本设计的前端软件设计流程图3所示:首先是对MCU进行初始化,包括A/D转换器以及SPI通讯方式所对应的寄器的设置。 接着MCU通过SPI总线对nRF9的五个积存器根据需要进行配置。初始化完毕后,MCU查询后端是否请求送数。当后端有请求送数时(通过nRF905向 前端发送特定的命令字),MCU启动A/D转换,然后将转换后得到的数进行加密,再通过nRF905发送给后端。后端的软件设计流程跟前端点类似,先对ARM9和nRF905进行初始化,然nRF905向前端发送送数请求,接着进行数据接收,将接收到的数据进行解密,最后将解密后的数据再进一步作后续处 理。特别要注意的是,在配置前后端的nRF905发送地址时,要注意发送端的发送地址应接收端设备的接收地址相同,在实际工作中nRF90可以自动滤除地 址不相同的数据,只有地址匹配且校验正确的数据才会被接受,并存储在接收数据寄存器中。
图3、软件设计流程
实验结果