NRF24L01模块在监控领域应用的拓展

　　引言

　　RFID(射频身份识别)技术是物联网时代的核心技术之一，在监控领域的应用已经开始被逐渐推广[1-6]。

　　监控，包含监视和控制两层含义。监视功能主要是通过判断接收信号的有无和强弱来实现，考虑到采用移动电源的因素，标签通常选用无源

　　标签;控制功能则建立在强大的指令传输能力基础之上，这样一来，无源标签则很难满足通信距离远、数据传输速率大的要求，于是，超低功耗的有源标签在监控领域成为首选。作为此类标签芯片的杰出代表，NORDIC公司的NRF24L01[7]芯片以其高频率(2.4GHz)、高工作速率(最高工作速率为2Mbps)、低功耗(1.9~3.6V工作电压，待机模式下22mA;掉电模式下为900nA)、小封装(QFN20封装)、多频道(126频道)和较强的抗干扰能力(高效GFSK调制)等突出优点在相关领域的市场上占据了主导地位。

　　此外，NRF24L01可以工作在Enhanced ShockBurst收发模式下的特点更使之对监控领域的应用产生影响，在Enhanced ShockBurst收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从MCU(单片机)送入，但高速(1Mbit/s)发射，这样既可以尽量节能，又在使用低速的情况下也能得到很高的射频数据发射速率，同时也减小了整个系统的平均工作电流。

　　但是，S波段信号绕射能力较弱，在障碍物较多的复杂环境中工作距离短，成为了限制以NRF24L01为代表的射频模块的应用，为解决这个问题，现以对大园区内的U盘实施监控为例，设计以下系统。

　　系统方案

　　整个监控系统包含若干个RFID子系统和一个数据库系统。子系统分为两类：一类是安装在园区内的办公室、实验室、仓库等小区域内的RFID子系统，记为OS(Ocial Subsystem)，每个OS包含一台通用计算机、一个阅读器和若干附有标签的U盘;另一类是安装在园区进出口的RFID子系统，记为GS(Gating Subsystem)，每个GS包含一台通用计算机和一个阅读器。数据库建立在接入局域网的任一计算机上，对U盘的状态信息进行管理，每个子系统的通用计算机通过局域网共享数据库中的信息，计算机与阅读器通过串口连接。

　　在权限允许的基础上，用户可以修改数据库中的信息，以确定U盘的合法活动范围，实现对U盘活动范围的授权，活动范围可分为以下三个等级，第一级为所属SS内部，第二级为所属SS外且在园区内，第三级为园区外。

　　每个OS的计算机从数据库模块中获得所管辖的U盘的标签信息，通过阅读器向这些标签发出指令，标签收到指令后发送应答信息至阅读器，由阅读器发送至计算机，若计算机超过一定时间未收到应答信息，即启动报警。每个GS的计算机通过局域网从数据库中获取整个系统中被授权在OS外且园区内活动的U盘信息，通过阅读器并向这些标签发送询问信息，若收到标签应答信息，则认为U盘将要通过进出口非法离开园区，即启动报警。