1. Реферат за темою випускної роботи зміст
2. Перевагами об'єднання комп'ютерів в локальну мережу є:
3. Бездротова локальна мереж
4. Переваги бездротових мереж в короткостроковій і довгостроковій перспективі:
5. 3. Структура і принципи роботи мікроконтролерів з архітектурою ARM.
6. Характеристики процесора i.MX6 Quad:

Реферат за темою випускної роботи

зміст

1. Технології комп'ютерних мереж

У сучасному суспільстві комп'ютерні мережі є невід'ємною частиною інформаційної структури в бізнесі, промисловості та освіті. Побудова мережі, що має з'єднання з мережею Internet вимагає ретельного планування. Це планування і прийняття рішень необхідні навіть окремому користувачеві. З розвитком нових досягнень в технологіях мереж на початку 80-х років мережі почали поширюватися [ 1 ]. З середини 80-х років комп'ютерні мережі почали дуже швидко поширюватися. Кожна компанія створювала власні стандарти і обладнання, технічні засоби мереж та програмне забезпечення. Ця конкуренція призвела до несумісності створених технологій і виникнення проблем узгодження обладнання. Необхідно було робити повне оновлення обладнання. Спочатку були створені стандарти LAN. Ці стандарти були відкритим набором директив для створення мережевих технічних засобів і програмного забезпечення. Апаратне забезпечення різних компаній було погоджено, що давало можливість будувати надійні і стабільні LAN.

До складу локальної мережі входять:

• Комп'ютери.
• Мережеві адаптери
• Периферійні пристрої
• передає середовище
• Мережеві пристрої

Малюнок 1.1 Принцип роботи локальної комп'ютерної мережі

За допомогою локальної мережі один комп'ютер отримує доступ до ресурсів іншого таких, як дані і периферійні пристрої (принтери, модеми, факси і т.п.). Використання комп'ютерних мереж дає можливість розподілу ресурсів велику вартість, поліпшення доступу до інформації, виконувати швидке та якісне прийняття рішень. Прикладом застосування цієї технології може бути E-mail. Сучасні локальні мережі будуються на основі топології зірка з використанням концентраторів (хабів), комутаторів (світчей) і кабелю UTP або STP 5-ї категорії (кручена пари). Дана технологія, що носить назву Fast Ethernet дозволяє проводити обмін інформацією на швидкостях 100 Мбіт / с, 1Гбіт / с, 10Гбіт / с і навіть 100Гбіт / с.

Перевагами об'єднання комп'ютерів в локальну мережу є:

• Розподіл даних (Data Sharing). Дані в мережі зберігаються на центральному РС і можуть бути доступні для будь-якого РС, підключеного до мережі, тому не потрібно на кожному робочому місці мати накопичувач для зберігання однієї і тієї ж інформації.
• Розподіл ресурсів (Resource Sharing). Периферійні пристрої можуть бути доступні для всіх користувачів мережі (наприклад, факс або лазерний принтер).
• Розподіл програм (Software Sharing). Всі користувачі мережі можуть мати доступ до програм, які були один раз централізовано встановлені. При цьому повинна працювати мережева версія відповідних програм.
• Електронна пошта (Electronic Mail). Всі користувачі мережі можуть надсилати та отримувати повідомлення.

• Локальні мережі вирішують наступні завдання:

• Радіус дії обмежується невеликими географічними відстанями.
• Надає множинний доступ до загальної передавальної середовищі.
• Права користувача надаються локальним адміністратором.
• Надає постійний доступ до сервісів локальної мережі.
• Фізично з'єднує пристрої на відстані.

Існують такі поширені реалізації локальних мереж:

1. Ethernet - базова технологія локальних обчислювальних (комп'ютерних) мереж з комутацією пакетів, використовує протокол CSMA / CD (множинний доступ з контролем несучої і виявленням колізій). Цей протокол дозволяє в кожний момент часу тільки один сеанс передачі в логічному сегменті мережі. При появі двох і більше сеансів передачі одночасно виникає колізія, яка фіксується станцією, ініціює передачу. Станція аварійно зупиняє процес і очікує закінчення поточного сеансу передачі, а потім знову намагається повторити передачу.

Ethernet-мережі функціонують на швидкостях 10Мбіт / с, Fast Ethernet - на швидкостях 100 Мбіт / с, Gigabit Ethernet - на швидкостях 1000Мбіт / с, 10 Gigabit Ethernet - на швидкостях 10Гбіт / с. В кінці листопада 2006 року було прийнято рішення про початок розробок наступної версії стандарту з досягненням швидкості 100Гбіт / с (100 Gigabit Ethernet). З самого початку Ethernet базувався на ідеї зв'язку комп'ютерів через єдиний коаксіальний кабель, який виконував роль транзитної середовища. Використовуваний метод був дещо схожий на методи радіопередач (хоча і з суттєвими відмінностями, наприклад, те, що в кабелі значно легше виявити колізію, ніж в радіоефірі). Загальний мережевий кабель, через який велася передача, був трохи схожим на ефір, і з цієї аналогії походить назва Ethernet (англ. Net - «мережа»).

З плином часу з відносно простою початкової специфікації Ethernet розвинувся в складну мережеву технологію, яка зараз використовується в більшості комп'ютерних систем. Щоб зменшити ціну і полегшити управління та виявлення помилок в мережі, коаксіальний кабель згодом був замінений зв'язками типу «точка-точка», з'єднані між собою концентраторами / комутаторами (хабами / світча). Своїм комерційним успіхом технологія Ethernet завдяки появі стандарту з використанням кабелю типу «кручена пара» в якості транзитного середовища. На фізичному рівні станції Ethernet спілкуються між собою за допомогою передачі один одному пакетів - невеликих блоків даних, які відправляються та доставляються індивідуально. Кожна Ethernet-станція має свою власну 48-бітну MAC-адресу, який використовується як кінцевий пункт або джерело для кожного пакета. Мережеві карти, як правило, не сприймають пакетів, адресованих іншим Ethernet-станціям. Унікальна МАС-адреса є записаною в контролер кожної мережевої карти.

Незважаючи на серйозні зміни від 10-Мбітних товстого коаксиала до 1 Гбітного оптоволоконного зв'язку типу «точка-точка», різні варіанти Ethernet на найнижчому рівні майже однаковими з точки зору програміста і можуть бути легко з'єднані між собою за допомогою дешевого обладнання. Це можливо, оскільки формат кадру залишається незмінним, незважаючи на різні процедури доступу до мережі.

Бездротова локальна мереж

Бездротова локальна мережа (wireless LAN або WLAN) надає можливість комп'ютерів та інших пристроїв обмінюватися даними за допомогою радіочастотної (radio frequency або RF) технології. За допомогою цієї технології користувачам забезпечена можливість пересування без втрати зв'язку з мережею і без необхідності у використанні кабелів з'єднання, характерних для традиційних мережевих систем Ethernet.



Малюнок 1.2. Приклад роботи бездротової мережі Bluetooth

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers або Інститут інженерів електрики та електроніки) є некомерційною загальносвітовою установою, займається реалізацією і постійної розробкою набору стандартів технологій бездротового обміну даними. Набір цих стандартів відомий під назвою IEEE 802.11, він складається з одних стандартів і протоколів, які визначають способи обміну даними за допомогою WLAN. Опис стандартів наведені нижче. Хоча повсюдно для бездротових мереж використовують термін «Wi-Fi», Wi-Fi - це всього лише торговельний термін, обраний Wireless Ethernet Compatibility Alliance (також відомим під назвою Wi-Fi Alliance). Якщо зв'язок називають Wi-Fi, типово його основою є WLAN або пристрій, який працює на основі стандартів IEEE сімейства 802.11.

Переваги бездротових мереж в короткостроковій і довгостроковій перспективі:

• Зручність: Сьогодні більшість ноутбуків і мобільних телефонів оснащуються WiFi, необхідним для підключення безпосередньо до бездротової локальної мережі.
• Мобільність: Працівники залишаються на зв'язку навіть тоді, коли не знаходяться на робочих местах.На зборах персонал має можливість доступу до документів і додатків.
• Продуктивність: доступ до інформації та основних додатків компанії допомагає Вашому персоналу виконувати роботу і сприяє співробітництву. Відвідувачі (замовники, підрядники або постачальники) мають безпечний гостьовий доступ в Інтернет і комерційної інформації.
• Простота в установці: Процес установки буде швидким і економічним, оскільки Вам не доведеться прокладати кабель через все приміщення. Бездротові локальні мережі також дозволяють поліпшити з'єднуваність мережі в важкодоступних місцях, наприклад, на складах або у виробничих приміщеннях.
• Масштабованість: З огляду на інтенсивність темпів зростання бізнесу, підприємство може зажадати швидкого розширення мережі. Бездротові мережі зазвичай розширюють за допомогою існуючого обладнання, в той час як для дротових мереж необхідний додатковий провід.
• Безпека: Контроль та управління доступом до Вашої бездротової мережі важливі для її безвідмовної роботи. Прогресивні технології WiFi забезпечують надійний захист даних, надаючи доступ тільки авторизованим користувачам.
• Ціна: Бездротова локальна мережа дешевше в експлуатації, дозволяє мінімізувати витрати на прокладку проводу при переїзді, реконфігурації або розширення системи.

2. Поняття і принципи технології Bluetooth

Bluetooth - технологія бездротового зв'язку, створена в 1998 році групою компаній: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. Зараз розробки в області Bluetooth ведуться групою англ. Bluetooth SIG (англ. Special Interest Group), в яку входять також Lucent, Microsoft та інші компанії, чия діяльність пов'язана з мережевими технологіями. Основне призначення Bluetooth - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевої радіозв'язку між різними типами електронних пристроїв, таких як мобільні телефони та аксесуари до них, портативні та настільні комп'ютери, принтери та інші. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дозволяє застосовувати Bluetooth в малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник.

Інтерфейс Bluetooth дозволяє передавати як голос (зі швидкістю 64 Кбіт / с), так і дані. Для передачі даних можуть бути використані асиметричний (721 Кбіт / с в одному напрямку і 57,6 Кбіт / с в іншому) і симетричний (432,6 Кбіт / с в обох напрямках) методи. Працюючи на частоті 2.4 ГГц, приймач (Bluetooth-chip) дозволяє встановлювати зв'язок в межах 10 або 100 метрів. Різниця в відстані, безумовно, велика, однак з'єднання в межах 10 метрів дозволяє зберегти низьке енергоспоживання, компактний розмір і досить невисоку вартість компонентів. Так, малопотужний передавач споживає всього 0.3 мА в режимі standby і в середньому 30 мА при обміні інформацією. У стандарті Bluetooth передбачено шифрування даних, що передаються з використанням ключа ефективної довжини від 8 до 128 біт і можливістю вибору односторонньої або двосторонньої аутентифікації. Додатково, до шифрування на рівні протоколу, може бути використано шифрування на програмному рівні.

Технологія Bluetooth працює за принципом FHSS (англ. Frequency-hopping spread spectrum). Коротко це можна пояснити так: передавач розбиває дані на пакети і передає їх по псевдовипадковим алгоритмом стрибкоподібної перебудови частоти (1600 разів в секунду), або шаблоном (pattern), складеним з 79 подчастот. «Зрозуміти» один одного можуть тільки ті пристрої, які налаштовані на один і той же шаблон передачі - для сторонніх приладів передана інформація буде звичайним шумом. Основним структурним елементом мережі Bluetooth є так звана «пікомережа» (piconet) - сукупність від 2 до 8 пристроїв, що працюють на одному і тому ж шаблоні. У кожній пікомережі один пристрій працює як активний (master), а інші як пасивні (slave). Активне пристрій (Master) визначає шаблон, на якому будуть працювати всі пасивні пристрої (slave) його пікомережі, і синхронізує її роботу. Стандарт Bluetooth має з'єднання незалежних і навіть не синхронізовані між собою пікомережі (до 10) в так звану «scatternet» (англ. To scatter звучить як "розсіювати"). Для цього кожна пара пікомережі повинна мати як мінімум один загальний пристрій, який буде активним в одній і пасивним в інший. Таким чином, в рамках окремої scatternet з інтерфейсом Bluetooth може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій, однак ніхто не обмежує застосування пристроїв-гейтов, які використовують той же Internet для більш далекого зв'язку. Частотний діапазон Bluetooth в більшості країн вільний від ліцензування, але у Франції, Іспанії та Японії через законодавчі обмеження необхідно використовувати відмінні від зазначених вище частоти [ 4 ].

3. Структура і принципи роботи мікроконтролерів з архітектурою ARM.

Серія i.MX є сімейство Freescale Semiconductor (тепер частина компанії NXP) власних мікроконтролерів для мультимедійних додатків, заснованих на архітектурі ARM і орієнтованих на споживання малої потужності. Процесори додатків i.MX є РНК (система на чіпі), які об'єднують безліч блоків обробки в одному кристалі, як центральний процесор, блок обробки відеосигналу і блок обробки графіки. Ці продукти є призначені для автомобільних, промислових і споживчих ринків. Більшість з них мають гарантію терміну дії від 10 до 15 років.



Малюнок 1.3. Зовнішній вигляд платформи розробки MCIMX6Q-SL

Багато пристроїв використовують i.MX процесори, такі як: Ford Sync, Kobo_eReader, Amazon Kindle, Sony Reader, SolidRun SOM (включаючи Cubox), деякі Logitech Harmony пультів дистанційного керування і Squeezebox радіо, деякі mp4 плеєри Toshiba Gigabeat. Діапазон i.MX раніше був відомий як сімейство "DragonBall MX", п'ятого покоління DRAGONBALL микроконтроллерами. i.MX спочатку означало "інноваційний Multimedia Extension".

У i.MX платформа складається з апаратних засобів (процесори і макетних плат) і програмного забезпечення, оптимізованого для процесора.



Малюнок 1.4 Внутрішня підтримка інтерфейсів процесору i.MX6QUAD

Серія i.MX 6 додатків процесорів об'єднує платформи з широкими рівнями інтеграції. Особливо підходить для мультимедійних додатків.

Характеристики процесора i.MX6 Quad:

• Розширення можливостей високого рівня портативних додатків, виконуючи потреби MIPS систем операцій та ігор
• Багаторівнева система пам'яті
• Технологія смарт-швидкість, яка дозволяє розробнику зробити багатофункціональний продукт, що вимагає рівні потужності набагато нижчими за очікування промисловості
• Динамічна напруга і масштабування частоти
• Потужне прискорення графіки
• гнучкість інтерфейсу
• Комплексна система розподілу ресурсів пристрою
• Додаткові заходи безпеки апаратних засобів [ 7 ].

Метою роботи є створення та вивчення Bluetooth - мереж на основі платформи розробки MCIMX6Q-SL.

Предмет дослідження: Створення драйвера мережі Bluetooth для реалізації зв'язку між платформою розробки і периферійним пристроями.