基于单片机的物联网传输数据高并发读写系统设计

张 震，盖昊宇，朱 炼

(安徽工商职业学院 应用工程学院，安徽 合肥 231131)

0 引 言

随着物联网和无线传感网络技术的发展，物联网数据转发和并行读写的安全性与有效性处理受到人们更多的关注。结合数据并行读写过程的控制算法和信道均衡控制设计，构建并优化物联网传输数据高并发读写系统，能够提高物联网数据传输的可靠性和准确性[1]。因此，研究优化的物联网传输数据高并发读写系统，在提高物联网的传输稳定性和可靠性方面具有重要意义。

在传统方法中，对物联网传输数据高并发读写方法主要有失真偏移补偿方法、基于DSP的物联网传输数据高并发读写系统设计方法、基于VIX和PLC传输控制的物联网传输数据高并发读写系统设计方法[2-4]，上述方法对物联网传输数据高并发读写控制算法进行优化，通过空间间隔采样，实现物联网传输数据高并发读写过程设计。但传统方法进行物联网传输数据高并发读写的输出稳定性较低，误码率较高。

针对上述问题，本文提出基于单片机的物联网传输数据高并发读写系统设计方法。首先采用负载均衡调度的方法构建物联网传输数据高并发读写的信号均衡模型，然后计算物联网传输数据输出的最佳均衡匹配特征量，对物联网传输数据高并发读写的参数进行融合分析。采用平行互质阵列结构分析方法获得物联网传输数据高并发读写传输信道的均衡控制集，结合反馈调节跟踪控制方法，构建物联网传输数据高并发传输调度模型，根据传输的数据的模糊检测结果，实现对物联网传输数据高并发读写和优化控制，最后采用单片机完成对系统的硬件设计。

1 数据高并发读写信道模型和参数分析

1.1 物联网传输数据高并发读写信道模型

为了实现基于单片机的物联网传输数据高并发读写系统设计，构建物联网传输数据高并发读写的信号均衡模型，根据物联网传输数据高并发读写信道参数分布，得到物联网传输数据高并发读写的参数测量模型[5]，采用负载均衡调度的方法，在信号的输入端，得到各物联网传输数据高并发读写的支路信号G(V，r)。 计算第k条物联网传输数据高并发读写信道的位移参数，得到物联网传输数据高并发读写传输的反馈调节模型为

(1)

式中，θ0和Δ2个参数分别表示最大值物理节点部署空间参数信息，w(k)表示物联网传输数据均衡指数函数。采用K-最短路径算法，得到物联网传输数据高并发读写的输出离散序列为

(2)

式中，τn(t)表示物联网传输数据离散度，an(t)表示高并发读写数据样本分布集。根据虚拟网络功能，完成对信道响应估计，得到低时延场景的端到端时延为

(3)

式中，cn(t)是第n条物联网传输数据高并发读写传输信道上的振荡幅值[6]，Ns表示物联网传输数据高并发读写信道多径时延参数，得到物联网数据传输的衰减系数为

(4)

式中，ai和τi分别是源节点与目的节点的输出采样幅值和传输时延参数。在此基础上，归纳传输数据聚合物理节点集合规律，并分析衰减系数的分布情况，然后根据物联网传输数据高并发读写信号的偏移向量[7]，采用时延控制的方法，得到物联网传输数据高并发读写的信道模型如下：

(5)

1.2 物联网传输数据高并发读写的参数融合分析

采用分块间隔均衡采样方法实现对物联网传输数据采样和高并发读写传输控制，计算物联网传输数据高并发读写传输信道的冲激响应[8-10]，得到物联网传输数据输出的最佳均衡匹配特征量描述为

(6)

式中，hi表示物联网传输数据高并发读写传输信道的冲激响应参数。在数据信息融合的基础上，提取物联网传输数据高并发读写信道的匹配特征量，得到网络稳定性加权系数：

(7)

(8)

(9)

式中，MT/N表示物联网传输数据高并发读写传输的抽头间隔，其中M和N为整数。基于物理节点资源消耗调度，结合功率博弈分析与信息融合的方法,得到物联网传输数据高并发读写传输的功率因素γth，以此得到物联网传输数据高并发读写传输的返回值为p(l+1), 空间增益调度值hmin(l), 采用信道链路增益传输，得到物联网传输数据高并发读写数据融合模型：

(10)

根据功能性的差异值[11]，通过物联网传输数据融合控制，实现物联网传输数据传输调度。

2 物联网传输数据高并发读写控制

2.1 物联网传输信道均衡控制

在计算物联网传输数据高并发读写传输信道的冲激响应的基础上，利用随机序列扩频方法实现对物联网传输数据高并发读写的自适应控制，在扩频信道中采用相邻帧补偿的方法，采用平行互质阵列结构分析[12]，得到物联网传输数据高并发读写的输出转换协议：

(11)

式中，ETX′表示物联网传输数据高并发读写的自适应参数，ETX′表示物联网传输数据高并发读写传输信道相邻帧补偿系数。采用最小二乘法得到相互匹配的DOA参数，定义为i，根据物联网传输数据高并发读写的参数分布，确定Source节点的个数为N，物联网传输数据高并发读写的链路层传输信号为Sx，得到物联网传输数据高并发输出的参数：

(12)

根据均衡值和特均衡向量分布，得到物联网传输数据高并发调制的权值wBLCMV：

(13)

式中，C=[c1,c2,…，cg]表示物联网传输数据高并发读写的调制参数。利用自相关和互相关矩阵匹配分析的方法，得到物联网传输数据传输的空间信道增益：

(14)

(15)

式中，ASM为物联网传输数据高并发读写传输的功耗。

2.2 物联网传输数据高并发读写输出

在扩频信道中采用相邻帧补偿的方法，实现对物联网传输数据高并发读写的参数测量[14]，扩频信道传输阈值描述为

(16)

式中，物联网传输数据高并发时间间隔为Tf,cj

(17)

式中，tnow是物联网传输数据高并发读写的采样时间，Tp是低信噪比和小快拍下往返时延，Tdelay是分集均衡配置的时延。采用扩展互质子阵列聚合的方法，得到覆盖度为

(18)

式中，bj为过程噪声，Tv为物联网传输数据的输出时延误差。根据接收的入射信号数据，构建物联网传输数据高并发读写的传输负载模型描述为

(19)

结合反馈调节跟踪控制方法，构建物联网传输数据高并发传输调度模型[15]，得到物联网传输数据高并发控制的通信负载，由此得到物联网传输数据高并发控制的迭代形式：

E(V)=(k1-k2)PAOMDV+(k1k2)(Pd-Pe)2

(20)

图1 系统总体结构设计

式中，k1是物联网传输数据高并发传输概率，k2为路由冲突点。综合上述分析结果，通过码元调制方法实现对物联网传输的误码补偿，然后根据传输的数据的模糊检测结果，实现对物联网传输数据高并发读写的优化控制，从而得到数据高并发读写的优化输出为

(21)

式中，ω(t)为物联网传输数据高并发读写的自适应加权系数。

3 系统硬件设计的实现

在上述算法设计的基础上，进行物联网传输数据高并发读写系统的硬件设计，系统的总体结构如图1所示。

根据图1的总体结构设计，采用51单片机实现物联网传输数据高并发读写系统的硬件设计，得到设计结果如图2所示。

图2 物联网传输数据高并发读写系统的硬件设计

根据以上设计架构，结合总线加载模块、信息处理模块、时钟电路模块、人机交互模块以及接收控制模块等共同实现物联网传输数据高并发读写系统的设计工作。

4 仿真测试分析

为了测试本文方法在实现物联网传输数据高并发读写控制的应用性能，进行仿真测试。设定物联网传输数据高并发读写传输信道带宽为12.6 dB，空间增益为24 dB，干扰信噪比为-25 dB，物联网传输数据高并发读写带宽BGG=100=120 kHz，采样频率为1.57 kHz，根据上述参数设定，进行物联网传输数据高并发读写性能测试，得到物联网传输数据高并发读写采样(图3)。

以图3的数据为输入，将本文方法与文献[4]和文献[5]的传统方法进行对比，得到物联网传输数据高并发读写的输出结果(图4)。

图3 物联网传输数据高并发读写采样 图4 物联网传输数据高并发读写输出

分析图4得知，本文方法进行物联网传输数据高并发读写的输出稳定性较好，其稳定性始终保持在0.8以上。测试误码率，得到对比结果(表1)。

表1 物联网传输数据高并发读写误码率测试结果 %

分析表1得知，本文方法进行物联网传输数据高并发读写控制的误码率较低，其误码率最高仅为0.203%。

5 结 论

通过构建优化的物联网传输数据高并发读写模型，结合并行读写的控制算法和信道均衡控制设计，可实现对物联网传输数据高并发读写系统的优化设计。为此，本文设计了基于单片机的物联网传输数据高并发读写系统。根据物联网传输数据高并发读写的参数分布，得到物联网传输数据高并发调制的权值，利用自相关和互相关矩阵融合的方法，得到物联网传输数据传输的空间信道增益，实现物联网传输数据高并发读写控制，并利用51单片机实现物联网传输数据高并发读写控制系统硬件设计。经实验分析可知，本文设计的物联网传输数据高并发读写系统输出稳定性较好、误码较低，有效提高了物联网传输数据高并发读写和控制能力。