成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 吳 飛 王博韜 毛晨曦 謝興紅 鐘曉玲

0 引言

截止到2017年，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)到了55.8%，互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)人數(shù)達(dá)7.72億人，其中手機(jī)上網(wǎng)的人數(shù)7.53億。同時(shí)隨著近些年來中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在公共場(chǎng)所的WiFi普及率也大大提高，因此公共網(wǎng)絡(luò)的資源不能有效利用也就會(huì)造成了網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，如果能夠獲得每一位WiFI使用者的手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度和mac地址就可以對(duì)公共網(wǎng)絡(luò)的資源進(jìn)行優(yōu)化配置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的最大利用率。同時(shí)獲得手機(jī)用戶的手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度和mac地址還可以用于地震中被困人員的搜救，在地震發(fā)生后手機(jī)往往是距離被困人員最近的一個(gè)介質(zhì)，通過獲得手機(jī)的信息數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行通過一定算法實(shí)現(xiàn)手機(jī)的大致定位，從而獲得被困人員的位置[1]。實(shí)現(xiàn)對(duì)被困人員的快速搜救。所以為了實(shí)現(xiàn)以上的應(yīng)用，我們首先就是要獲得手機(jī)的有效信息，因此，本文將介紹一種基于stm32f103c8t6作為主控芯片的手機(jī)信號(hào)檢測(cè)的裝置。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)采集到手機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度和mac地址，將系統(tǒng)分為信息采集部分、信息傳輸部分和主控部分。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

其中前面采用了9個(gè)采集裝置可以擴(kuò)大信息采集區(qū)域的面積，信息傳輸部分采用433MHz的無線傳輸，將采集到的數(shù)據(jù)傳送到主控制器，主控制器可以將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包整理直接顯示或者繼續(xù)傳輸?shù)狡渌O(shè)備上，進(jìn)一步的處理數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 信息采集部分

信息采集包括了對(duì)手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度和手機(jī)mac地址的采集，本裝置采用了WizFi630網(wǎng)關(guān)模塊來進(jìn)行信息的采集。WizFi630是一款能夠?qū)S-232協(xié)議和TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換為IEEE 802.11b/g/n wireless LAN(無線局域網(wǎng))協(xié)議的模塊。WizFi630能夠使帶有RS-232串行接口的設(shè)備連接到LAN或WLAN，以此來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、測(cè)量和管理。用戶可以通過WizFi630的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或者串口命令進(jìn)行簡(jiǎn)單的WiFi設(shè)置。WizFi630還具有物理連接速度高達(dá)150Mpbs、內(nèi)置3個(gè)以太網(wǎng)端口、支持兩個(gè)串口、可作為WiFi路由器的特點(diǎn)。

圖2 WizFi630的應(yīng)用方式

通過對(duì)WizFi630進(jìn)行一定的配置，并完成相應(yīng)的通信測(cè)試，將待測(cè)的手機(jī)連入設(shè)置好的WiFi當(dāng)中，即可以獲得各個(gè)手機(jī)的mac地址以及手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸部分

為了使數(shù)據(jù)有效的傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的主控制器上，實(shí)現(xiàn)采集部分和主控制器的通信，本系統(tǒng)采用了433MHz的無線通信模塊。具體使用了E31-TTL-1W的無線串口模塊，E31-TTL-1W是一款基于AX5053射頻芯片的無線串口模塊，其工作在425MHz-450.5MHz頻段，發(fā)射功率為1W，TTL電平輸出。具有功率密度集中，傳輸距離遠(yuǎn)抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，該模塊具有數(shù)據(jù)加密和壓縮功能。模塊在空中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有隨機(jī)性，通過嚴(yán)密的加解密算法，可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛡鬏斝省?/p>

圖3 數(shù)據(jù)采集及傳輸部分的部分原理圖

圖3 所示中的J1為數(shù)據(jù)采集部分的WiFi模塊，通過數(shù)據(jù)采集部分和傳輸部分的電路可以將采集到的數(shù)據(jù)有效的傳輸?shù)街骺刂破魃稀?/p>

2.3 主控部分

本系統(tǒng)的主控芯片采用stm32f103c8t6，因?yàn)樵撔酒?2位標(biāo)準(zhǔn)處理器，具有低功耗、短中斷延遲、低調(diào)試成本的優(yōu)點(diǎn)。它是專門為在微控制器系統(tǒng)、汽車電子系統(tǒng)、工控系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)等對(duì)功耗和成本敏感的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高系統(tǒng)性能而設(shè)計(jì)的。它包括16通道的12位A/D轉(zhuǎn)換器、7通道的DMA控制器、16位定時(shí)器、USART接口、CAN接口(2.0B)和USB2.0全速接口(12Mbps)等特點(diǎn)[2]。

圖4 主控制器的部分電路原理圖

外圍芯片按功能模塊擴(kuò)展，由電流檢測(cè)、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)通信接口、執(zhí)行輸出元件等模塊組成。

供電部分主要是使用的3.6V 4A/H的鋰電池，電池兩組紅黑線一組用于供電，一組用于充電，主控使用的一組電池，WiFi設(shè)備使用2組電池；分別對(duì)433MHz無線模塊和電路其他部分進(jìn)行供電電池均通過63001穩(wěn)壓，穩(wěn)定輸出3.3V電壓[3-4]。

主控制器上還可以拓展功能，比如加入藍(lán)牙模塊，可以將數(shù)據(jù)傳送到Android端，更加方便直觀的顯示出來，也可以在Android端進(jìn)行更加復(fù)雜的算法處理、圖形界面顯示，進(jìn)行比較復(fù)雜的應(yīng)用。

3 裝置測(cè)試

系統(tǒng)的測(cè)試具體步驟如下：

首先將電腦散發(fā)出WiFi，將WiFi的SSID設(shè)為DZJY1，密碼設(shè)為12345678。然后將20部手機(jī)連接上此WiFi，讓手機(jī)保存此WiFi信息。

圖5 測(cè)試結(jié)果

然后將9臺(tái)數(shù)據(jù)采集設(shè)備結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，盡量按照50*50m的九宮格布局，并且保證每臺(tái)設(shè)備處于打開狀態(tài)。第三步：讓6名學(xué)生將5部手機(jī)攜帶著分散在9臺(tái)數(shù)據(jù)采集設(shè)備附近（不進(jìn)行任何操作）。并讓部分手機(jī)處于WiFi信號(hào)覆蓋的交匯處。通過中心控制設(shè)備將9臺(tái)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的WiFi信息全部設(shè)成SSID為DZJY1，密碼為12345678。9臺(tái)散發(fā)器同時(shí)運(yùn)行。

再收集信息，在主控制設(shè)備上顯示連接手機(jī)的數(shù)量。并利用藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)傳送到Android端，并利用一定的算法把在測(cè)試中整個(gè)系統(tǒng)通過采集端放置的手機(jī)的位置通過Android端直觀地顯示出來（圖5）。

本裝置通過測(cè)試最終將被測(cè)手機(jī)的mac地址和手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)出來，并通過Android端顯示了出來具體位置關(guān)系。

4 結(jié)束語

本文介紹了一種對(duì)手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度及mac地址的檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過測(cè)試該系統(tǒng)最大的檢測(cè)面積可達(dá)1km，實(shí)現(xiàn)了對(duì)手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度的以及mac地址的檢測(cè)。

我們可以將獲取到的數(shù)據(jù)應(yīng)用于對(duì)地震中被困人員的搜救、公共場(chǎng)所網(wǎng)絡(luò)資源的管理等領(lǐng)域中，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析管理可以極大地提高我們的生活質(zhì)量。

[1]徐敬海,楊燕,鄧民憲,等.基于GIS的地震災(zāi)情速報(bào)與快速判定[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2010,19(04):141-146.

[2]蔡雪艷,曾成,伍萍輝.基于STM32F103X的萬能式斷路器控制器[J].電測(cè)與儀表,2010,47(03):55-58.

[3]唐偉,于平,李崢輝.STM32F103x的USB多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2009(08):39-41+45.

[4]李寒生,黃衛(wèi)紅.基于STM32F103X系列單片機(jī)的智能游客尋呼系統(tǒng)[J/OL].軟件導(dǎo)刊,2014,13(11):136-138.