基于ARM Cortex-M3的光通信研究与设计开题报告

全文总字数：2463字

1. 研究目的与意义

可见光通信是一种新型的无线通信技术。传统的无线通信技术例如蓝牙、WiFi等采用射频信号传输数据信息，而可见光通信在发射端采用白光发光二极管作为光源，在接收端采用光电传感器作为检测器进行数据传输。近年来，随着社会经济和科学技术的发展，半导体照明技术发展迅猛，可见光通信基于可见光的通信与定位技术在大型货车、停车场、超市、码头等场合有广泛应用，不仅实现了照明，还可以实现数据通信和物品定位。具有很大的市场应用空间和很好的战略发展。在全世界的范围内，光通信的研究与设计一直备受关注。

21世纪的今天，随着互联网的不断壮大和发展，人们对信息化和智能化的产品需求越来越高，嵌入式系统技术也获得了广阔的发展前景。嵌入式系统指的是计算机的一种应用形式，通常指的是嵌入在宿主设备中的微处理器系统。从单片机的出现到现在各式各样的嵌入式微处理器的大量应用，嵌入式系统已经经过四十多年的发展，嵌入式系统自身也不断在优化，人们对嵌入式系统的优越性越来越认可。其中Cortex-M3基于ARM7架构的处理器内核，采用哈佛结构，并选 择了适合于微控制器应用的三级流水线，并增加了分支预测功能，其功耗低，性能高，性价比好。基于ARM Cortex-M3的光通信具有成本低，功耗低，性能高的特点，且可靠性和体积能适用于应用系统。因此，基于ARM Cortex-M3的光通信研究与设计是非常必要的。

2. 国内外研究现状分析

1.国外：

可见光通信技术的发展可以追溯到1876年，也就是亚历山大格雷厄姆贝尔发明电话的年代。1876年3月10日，亚历山大格雷厄姆贝尔试验成功了世界上第一台电话机，但是贝尔还发明了光线电话，这是贝尔的另一项伟大发明。光线电话的原理就是利用可见光进行通信，通过调节光束的变化来传递语音信号，从而实现双方之间的无线对话。但是光线电话在那个年代不具备实现的条件，实现光线通话费用昂贵，并且使用价值不高，光线电话就不会得到实际的推广。2009年，美国加州大学和国家实验室共建uc light，任务是开发基于led照明高速通信与定位的系统。2010年，德国弗劳恩霍夫研究所的团队将通信速率提高至513mbit／s，创造世界纪录。201 1年，爱丁堡大学哈拉尔德哈斯演示带有信号处理技术的led灯把高清视频传输给了计算机，并将可见光通信称为lifi。2013年，他的团队展示了首台产品，演示直播伦敦市长的讲话。同年，英国众多高校的科研人员把离线速率刷新到10gbit／s。

日本首先开展了led无线通信的研究，2000年，日本的tanaka研究组提出了白光led应用于室内无线通信的概念．通过数值计算与分析，验证了白光led无线通信的可行性旧。2002年，fan研究组分析了可见光通信中多径效应的影响并给出了相应的解决方法。2004年，日本高新技术博览会上(ceatec)展示了led可见光通信系统．该系统可实现手持设备和车载计算设备的数据通信。2007年，日本可见光通信联盟制定了《日本电子和信息技术产业协会标准》。2010年，美国加州大学无线通信中心提出了可见光通信在移动设备上的应用。2011年，针对无线短距离光通信技术的国际标准ieee 802．15．7制定完成，使可见光通信具备产业化条件。2012年，意大利的cossu g研究组提出了基于离散多频调制的rgb led白光通信系统．其单通道最高通信速率为1．5 gbps，wdm传输速率达到3．4 gbps。欧盟的omega组织展示了一个可见光通信系统，其通信速率达100mbps。2014年．tsonev ^d提出了正交频分复用调制的led通信系统．通信速率达3 gbps。2017年．islim ms提出的使用gan改进的micro-led．传输速率可达10 gbps。

3. 研究的基本内容与计划

课题以cortex-m3处理器和led照明模块为基础，实现小数据量的通信，包含一对一通信、一对多通信等模式，同时给出声、光提示信息，并采用lcd显示特定信息。

研究计划：

1、准备阶段：阅读相关资料，查阅文献，了解研究课题的相关基本知识。

4. 研究创新点

实现小数据量的通信，包含一对一通信、一对多通信等模式，同时给出声、光提示信息，并采用LCD显示特定信息。