CN103209431B - 无线多信道数据收发器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种无线多信道数据收发器,属于无线通信领域。本发明包括N个无线射频模块,分别负责N个信道射频信号的收发;现场可编程门阵列模块,负责配合微处理器模块完成N个无线射频模块的配置,既可实现多信道按特定模式发送,也可实时多信道同步接收,并将收到的数据附加特定标识信息后缓存;通信模块,负责与上位机的通信,支持有线的串口、USB通信方式及WIFI无线通信;微处理器模块,负责向现场可编程门阵列模块发送指令,配置各无线射频模块的工作模式,控制通信模块与上位机的信息交互过程;电源模块,负责给整个工作装置提供工作电源。本发明的特点在于其网络调试功能,能够实现无线多信道实时同步收发数据,具有通用性强,携带方便,使用灵活的优点。
Description
技术领域
本发明涉及了一种无线多信道数据收发器,属于无线通信技术领域。
背景技术
目前,无线传感网发展迅速,已经广泛应用于工业、农业、环境科学等领域。随着智能家居和物联网技术的兴起,将会有越来越多的人员加入到无线传感网开发的领域。
在无线传感网络系统开发过程中,各个设备的信息是以射频信号的方式相互传送的,调试者不能直观的观察调试结果,增加了调试难度和开发周期。
现有的无线数据监听器大多数是针对单一信道的情况,在调试大规模无线网络的时候,需要多次更换不同信道的监听器,或者摆放多个监听器,操作复杂,布置麻烦。特别是现在越来越多的无线设备使用了跳频技术,这就需要同时观测多个频段的数据情况,且要求各个频段保持严格的时间同步性,单一信道的监听器无法满足这样的调试条件。
虽然目前已有可以同时监听多个信道的设备,但仍有如下不足:1.不具备发送数据的功能。而一般在网络调试过程中,一个可以多信道同时发送数据的信号源也是必要的。2.现有无线数据监听器与上位机的通信接口比较单一,通用性不强,灵活性不高。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明设计一种无线多信道数据收发器,能够多个信道实时同步收发数据,并且可以通过方便灵活的通信接口与上位机交互,加速设计的调试和测试,缩短开发周期。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:
(定稿后拷贝权利要求)
本发明具有以下优点:
1.多信道实时同步收发数据。本发明采用现场可编程门阵列芯片来实现各个信道的独立操作,充分利用其可以并行执行程序的特点,使得多个信道之间互不干扰,各自完成数据的收发工作,各个信道之间的同步关系可以达到微秒级。
2.通用性。本发明不但能够实现多信道数据的实时同步监听,而且还能够由上位机选择发送数据模式,可以实现单一信道或者多信道同时发送数据,还可以选择为发送信道与接收信道并存的模式。此外,本发明带有WIFI无线通信接口,支持多个区域无线传感网络同时调试或者联调,所以本发明适用更多的无线传感网调试场合,通用性强。
3.灵活性。本发明支持三种与上位机的通信接口,既有有线方式(串口、USB),又有无线方式(WIFI),因此上位机选择灵活,可以使用台式机、笔记本电脑或者平板电脑与之通信,应用更广泛。
4.便携性。本发明把N个信道的无线射频模块整合到一块电路板上,体积小,便于携带。可以结合便携式电脑完成现场调试。
附图说明
图1是本发明设计的无线多信道数据收发器结构框图;
图2是本发明实施例的硬件组成框图;
图3是本发明实施例中现场可编程门阵列芯片内部的电路框图;
图4是本发明设计的无线多信道数据收发器工作原理示意图;
图5是多个无线多信道数据收发器分布式调试原理示意图;
图6是本发明实施例中现场可编程门阵列的软件流程图;
图7是本发明实施例中微处理器的软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示,本发明由N个无线射频模块、现场可编程门阵列模块、通信模块、微处理器模块以及电源模块共五部分组成。
图2给出了本发明实施例中各个模块的具体硬件组成:
所述N个无线射频模块,每个模块均由射频调制解调芯片Si4432及其外围电路组成。Si4432通过SPI接口与现场可编程门阵列模块通信,当接收到无线射频信号时,通过解调得到接收数据,然后由中断引脚通知现场可编程门阵列模块进行处理;发送数据时,先把待发送的数据缓存到Si4432中,然后使能发送,这样Si4432就会把数据调制成射频信号发射出去。
所述现场可编程门阵列模块中,FPGA芯片采用Altera公司Cyclone II系列的EP2C8Q208C,配置芯片采用16Mbit容量的EPCS16来存储配置信息,时钟电路采用一个20MHz的有源晶振为FPGA提供全局时钟。
图3所示为现场可编程门阵列芯片的内部组成框图,包括:控制模块,用于接收微处理器的控制指令,根据指令控制其余的模块,完成相应的操作;SPI接口模块,用于和无线射频模块之间的通信;发送接收控制模块,用于使能发送模块或者接收模块,进行数据发送和接收的转换;发送模块和接收模块,由发送接收控制模块控制,用于数据的发送和接收;计数器,为接收到的数据提供时间信息;数据处理模块,用于给接收到的数据添加时间信息、信道号和信号强度;数据缓存模块,用于把处理后的数据暂存起来,等待微处理器的读取。
所述通信模块由串口电路、USB通信接口电路和WIFI通信接口电路三部分组成,串口电路由Maxim公司的一款RS-232收发器芯片MAX3221及其外围电路组成,用于与上位机实现标准RS-232接口通信;USB通信接口电路由Cypress公司的一款带USB2.0内核的芯片CY7C68013A及其外围电路组成,用于与上位机实现高速USB通信;WIFI通信接口电路采用MXCHIP公司的一款SPI接口的WIFI通信模块实现与上位机的WIFI通信功能。
所述微处理器模块,由MSP430F1611单片机、时钟电路以及复位电路组成,由于射频芯片Si4432的配置复杂,用FPGA实现困难,所以本发明采用单片机和FPGA相结合的方式,在配置射频模块的时候,FPGA会把其内部的SPI接口模块的控制权移交给单片机,由单片机来完成复杂的配置工作,微处理器模块还负责向FPGA转发上位机的控制指令,控制通信模块与上位机通信。
所述电源模块,要能够产生3.3V、2.5V和1.2V电压,供系统中各个模块使用。3.3V电源由低压差线性稳压器芯片AMS1117-3.3V将系统提供的5V电源转换而成,2.5V电源由AMS1117-2.5V芯片转换而成,1.2V电源由LM317芯片转换而成。
图4所示为无线多信道数据收发器的工作原理示意图,在网络调试现场,首先需要将收发器放入被调试的无线传感网络中,然后把收发器通过通信接口与上位机相连,系统上电后,便可以进行网络调试。调试前,需要先根据实际情况配置各个无线射频模块,确立信道的个数和各个信道的中心频率,这些配置通过上位机软件完成;调试时,根据调试内容通过上位机软件还可以选择各种调试模式,例如:监听模式、单信道发送数据模式、多信道发送数据模式以及收发并存的模式。每种模式下,都可以通过上位机软件观察接收和发送的报文信息,例如:能够直观的显示各信道的报文同步关系和信号强度等,调试结果一目了然。
此外,本发明设计的无线多信道数据收发器带有WIFI通信接口,能够实现多个区域网同时调试或者联调。如图5所示,在多个小区域无线传感网需要联合调试的场合,只要在每个区域网内放置一个无线多信道数据收发器,就可以通过每个收发器的WIFI无线通信接口把调试信息传送到一个上位机上,实现多个收发器分布式调试的功能。
图6所示为本发明实施例中现场可编程门阵列的软件流程图,上电后,FPGA会一直等待微处理器的指令,指令共有三种,当接收到配置指令后,FPGA进入配置程序,释放SPI总线控制权给微处理器,直到所有无线射频模块都配置完成后,重新获得SPI总线的控制权;当接收到监听指令时,FPGA进入监听程序,使能各个无线射频模块为接收数据模式,开始接收数据,并把接收到的数据添加时间信息、信号强度和信道号,缓存到FIFO中,等待微处理器读取,各个信道独立完成整个接收数据过程,互不干扰;当接收到发送数据指令时,FPGA进入发送数据程序,根据指令中提供的信道信息,选择发送信道,然后接收微处理器发来的数据,将其装入发送缓冲区中,使能发送。
图7所示为本发明实施例中微处理器的软件流程图,上电后,微处理器首先要向FPGA发送配置指令,以获得SPI总线控制权,然后根据上位机的配置信息,配置各个无线射频模块,配置完成后再将SPI总线控制权交给FPGA,配置过程在系统上电之后完成,并且只需配置一次。接着,微处理器会一直等待上位机的指令,当接收到监听指令时,微处理器会向FPGA发送监听指令,当检测到FPGA中有数据到来时,读取数据并控制通信模块把数据上传给上位机;当接收到发送数据指令时,微处理器会把发送数据指令、信道信息和待发送数据一起发送给向FPGA,完成数据发送。
Claims (5)
1.一种无线多信道数据收发器,其特征在于,包括
N个无线射频模块,分别负责N个信道射频信号的收发;
现场可编程门阵列模块,配合微处理器模块完成N个无线射频模块的配置,既可实现多信道按特定模式发送,也可实时多信道同步接收,并将收到的数据附加特定标识信息后缓存;
通信模块,负责与上位机的通信,接收上位机所选择的收发器工作模式;
微处理器模块,与现场可编程门阵列模块、通信模块连接,通过发送指令给现场可编程门阵列模块,操作现场可编程门阵列模块配置各个无线射频模块、接收和发送数据,控制通信模块与上位机的信息交互;
电源模块,负责给各个模块提供工作电源;
所述N个无线射频模块整合到一块电路板上;
所述通信模块支持有线的串口通信、USB通信及WIFI无线通信三种通信方式。
2.根据权利要求1所述的无线多信道数据收发器,其特征在于,所述现场可编程门阵列模块由现场可编程门阵列芯片、配置芯片和时钟组成。
3.根据权利要求2所述的无线多信道数据收发器,其特征在于,所述现场可编程门阵列芯片包括:
控制模块,用于接收微处理器的控制指令,根据该指令控制现场可编程门阵列芯片中的其他模块;
发送接收控制模块,用于使能发送模块和接收模块;
发送模块,用于数据发送给SPI接口模块;
接收模块,用于数据接收给SPI接口模块;
SPI接口模块,用于与无线射频模块通信;
计数器,根据所述时钟为接收到的数据提供时间信息;
数据处理模块,用于为接收模块传送的数据添加时间信息、信道号和信号强度;
数据缓存模块,用于暂存经数据处理模块处理后的数据,等待所述微处理器的读取。
4.根据权利要求1所述的无线多信道数据收发器,其特征在于,所述微处理器模块由单片机、复位电路和时钟电路组成。
5.根据权利要求1所述的无线多信道数据收发器,其特征在于,所述收发器工作模式包括监听模式、单信道发送数据模式、多信道发送数据模式或者收发并存的模式。
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CN104021103B (zh) * | 2014-06-04 | 2017-08-29 | 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 | 一种嵌入式微处理器的串口扩展装置 |
CN104702309A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-06-10 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 河工模型试验多通道的无线收发通信系统 |
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CN113890782B (zh) * | 2021-09-24 | 2023-06-06 | 哈尔滨工程大学 | 软件无线电平台、用于任务程序加载的方法及装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201001123Y (zh) * | 2006-12-29 | 2008-01-02 | 武汉理工大学 | 一种无线传感器网络节点 |
CN201369830Y (zh) * | 2009-03-06 | 2009-12-23 | 北京威讯紫晶科技有限公司 | 无线个域网实时多通道数据监听器 |
CN101945490A (zh) * | 2010-09-03 | 2011-01-12 | 电子科技大学 | 一种基于软件无线电的无线通信系统终端设备 |
CN102307369A (zh) * | 2011-09-13 | 2012-01-04 | 北京科技大学 | 支持无线传感网并行仿真和实物模拟的装置及方法 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201001123Y (zh) * | 2006-12-29 | 2008-01-02 | 武汉理工大学 | 一种无线传感器网络节点 |
CN201369830Y (zh) * | 2009-03-06 | 2009-12-23 | 北京威讯紫晶科技有限公司 | 无线个域网实时多通道数据监听器 |
CN101945490A (zh) * | 2010-09-03 | 2011-01-12 | 电子科技大学 | 一种基于软件无线电的无线通信系统终端设备 |
CN102307369A (zh) * | 2011-09-13 | 2012-01-04 | 北京科技大学 | 支持无线传感网并行仿真和实物模拟的装置及方法 |
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Publication number | Publication date |
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