绪论
1.1课题背景
人类对彼此信息的交互有着巨大的需求，传统上人类依靠语言、动作、表情等传递信息，但这并不能满足人类对信息交互的需要。一方面人们忙于日常的工作学习，无法花费太多的时间的与人的交流上,另一方面人们在曰常相遇时信息交互不够充分，交流难以深入。人们希望有一种方式可以在不需要自己干预的情况下与身边的人自动进行指定信息的交互，发现潜在的有用人际信息。传统的互联网社交无法很好地满足人与人在日常生活中社交的需要，互联网社交中双方联系的建立往往是基于现实中已有的关系或共同兴趣，一旦成形后关系的拓扑改变较小，互联网上提供的信息不尽真实，地域上的相隔更将交流限制在了网上。
移动终端设备的出现将互联网的作用范围作了延伸，将用户从笨重的PC中解脱出来，可以随时随地接发社交信息，但本质上并没有改变传统互联网的不足，没有将工作生活中获得的与各种人随机相遇产生的信息交互机会利用起来，不能发现新的人际关系，不能解决信息真实性问题，更不能将线上的交流扩展到线下。手机等移动终端设备上基于位置服务(LBS)的应用的出现从一定程序上改变了这种状况，移动位置服务又叫做移动定位服务，它是指移动网络通过特定的定位技术来获取移动终端用户的位置信息，在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务11]，如商家利用位置信息推送促销广告，用户通过查看附近用户信息寻找有共同兴趣的用户。移动终端一般采用GPS和移动基站进行定位，通过个体与所处环境以及社会群体的融合，能够寻找和发展出之前完全不认识或从未接触过的个体与社会的关系[2] .
然而目前的移动互联网终端在定位误差上达到20米以上[3],对于一些希望将参与用户限定在较小的地理范内或是希望有针对性的、私密地传输的数据的应用而言，这么大的误差是不可接受的。并且目前1在移动终端上的信息交互仍需要用户的主动干预，从而工作与社交活动不能同时进行。移动的终端短暂的待机时间也使它难以随时随地为用户提供信息交互功能。因此我们提出了将无线个域网技术应用在低功耗、全天候工作的穿戴式设备上，本设备将两者的长处相结合，构建适用于近距离随机人际信息交互应用的穿戴式无线人际信息交互设备。
设备在人们日常生活工作中自动与周围检测到的设备进行人际信息的交互，发掘新的人际关系，提取出潜在兴趣人群，为人际信息的交互应用设计提供了薪新的机会。基于IEEE802.15.4无线个域网实现的定位技术可以将误差可以减小到一来左右[4]，加上穿戴式计算机对用户信息的识别提取，可以提供更多智能化人性化的服务。ffiEE802.15.4无线个域网与现有的互联网良好对接，也可以作为泛在网络的终端接入环节，实现无所不在、自由融入的泛在网络接入环境[5].科技的发展最终会将技术与人及社会融为一体，穿戴式无线人际信息交互应用正是这个趋势的一种体现。
1.2国外研究现状
国外对穿戴式随机人群信息交互设备开较早，包括Berkeley, MIT，Google,Apple等著名国外科研机构和公司在这一领域做了 一系列的研究。1992年Olivetti Research率先使用了名为Active Badge的电子标签。这种电子标签由嵌入式MCU和红外发射器组成，它不断广播穿戴者的用户身份信息从而触发自动门，自动电话拨号等功能[6]。MIT Media Laboratory从90年代中期开始，开展了 一系列穿戴式无线交互平台与应用的研究，得到了很多具有开拓意义的研究成果。
1996年Think Tags面世[7]，它是比Active Badge更复杂的穿戴式交互平台，主要面向会议应用，可以将会议中双方的共同点发掘出来，并在屏幕上显示。两年后的MemeTags能使会议参加者相互分享自己的体会，为与会人员提供更加智能化，人性化的人际信息交服务。2006年MIT Media Laboratory推出UBer-badge系统[8]，并东赞助会和校园招聘会上得到成功的应用，该设备能实现兴趣标记、电子名片互换、公共信息展示、人群归类投票，时间提醒等功能，用户反映良好。在此基础上，MIT MediaLaboratory 于 2008 年又推出 了 Communicator Badge 系统[9]，与 UBer-badge 相比Communicator Badge在体积，节能上都有了提升。该平合被用于雇员交流模式与工作效率的研究，成果被哈佛商业评论评为“Breakthrough Idea of2009”。
第2章系统整体方案设计 ...............6
2.1穿戴计算机与穿戴式社区 ...............6
2.2穿戴式随机人际信息交互设备应用模式 ...............7
2.3穿戴式随机人际信息交互设备传输协议选择............... 8
2.4穿戴式随机人际信息交互设备硬件框架 ...............10
第3章人际信息网络交互机制设计 ...............13
3.1 IEEE802.15.4 协议 ...............13
3.2低功耗网络发现算法 ...............15
3.3网络内信息交互机制 ...............18
第4章软件平台与USB通信实现 ...............23
4.1 IEEE802.15.4 协议栈TIMAC............... 24
4.2 uCGUI在STM32 上的移植 ...............25
4.3模块间的通信 ...............29
4.4通用USB通信实现 ...............29
结论
1、本文查阅了大量的参考文献，总结了穿戴式计算机在人际信息交互应用方面的研究热点，从穿戴式计算和无线个域网通信两个角度方面提出了对随机人际信息交互设备的要求，并从这些要求出发提出了设备总体设计方案。
2、分析了 IEEE802.15.4协议的信道管理机制，在此基础上设计低功耗网络发现算法，本项目中设备的节能效率达87.5%。由于设备的主要时间都处于网络发现阶段，这个阶段节能效率的提高大大延伸了设备的可持续工作能力。
3、在发现对方的网络并建立可靠通信网络后，设备需要采用一种节能有效的信息传播机制，本文结合组播的高效传播和点播的低信道占用，设计了网络内的数据交换机制。
4、分析了 TIMAC的分层网络模型和MAC事件与用户程序的交互机制；实现了 uCGUI在STM上的移植；利用外扩的Flash闪存在资源较小的平台上的实现了中文字库的支持，并定义了通信模块与显示模块之间的通信协议。
参考文献
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[2]史历峰.地理定位：划时代的移动社交服务[J].新兴传媒,2011(6):59-61.
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[4]王洋,王忠.基于CC2431的无线定位系统[J].通信技术，2009,42(9):190-192.
[5]朱哓芒，刘丽娜.物联网与泛在通信技术[M].北京：人民邮电出版社.
[6]Roy Want, Andy Hopper，Veronica Falcao，Jonathan Gibbons. The active badgelocation system ACM Transactions on Information Systems[J]. 1992,10(1):92-102.
[7]Borovoy R,McDonald M,Martin F, Resnick M,Things that blink:Computationallyaugmented name tags [J], IBM Systems Journal, 1996,35(3-4):488-495.
[8]Joseph A.Paradiso,Jonathan Gips?Mathew Laibowitz,etaLIdentifying andfacilitating social interaction with a wearable wireless sensor network[J]. Personaland Ubiquitous Computing .2010? 14(2): 137-152.
[9]Daniel Olgu'in Olgu'm，Joseph, A.Paradiso. Wearable Communicator Badge:Designing a New Platform http://sblunwen.com/jsjwwsb/ for RevealingOrganizational Dynamics[C].// IEEE 10thInternational Symposium on Wearable Computers. Switzerland。2006.
[10]McCrone J .You buzzing at me.New Scientist[N].2000.January 15:20-23.