CN108738165B - 数据传输装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种数据传输装置。本公开将移动通信模块和射频收发模块均设置在数据传输装置中。针对通信距离远且实时性低的需求，通过移动通信模块进行数据传输；针对通信距离近且实时性高的需求，通过射频收发模块进行数据传输。因而应用该数据传输装置，可以既满足通信距离远且实时性低的需求，也满足通信距离近且实时性高的需求。

Description

数据传输装置

技术领域

本公开涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种数据传输装置。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线通信技术的应用越来越广泛。应用无线通信技术的数据传输装置满足了各个领域的数据传输需求，例如：无人机、交通、气象、水文水利、地质等。不同领域对数据传输的需求不一样，既有通信距离远且实时性低的需求，也有通信距离近且实时性高的需求，然而，相关技术中的数据传输装置暂时还不能很好地兼容以上两种需求。

发明内容

本公开的目的是提供一种数据传输装置，应用该数据传输装置，可以既满足通信距离远且实时性低的需求，也满足通信距离近且实时性高的需求。

为了实现上述目的，本公开提供一种数据传输装置，包括：

移动通信模块、射频收发模块以及中央处理器CPU；

所述CPU与所述移动通信模块和所述射频收发模块分别相连，用于通过所述移动通信模块和所述射频收发模块发送同一数据，还用于分别获得所述移动通信模块以及所述射频收发模块接收到的数据。

可选地，所述数据传输装置还包括：

印刷电路板PCB，所述移动通信模块和所述射频收发模块分别设置在所述PCB的相背的两个表面。

可选地，所述数据传输装置还包括：

至少两种数据传输接口以及接口转换模块，所述接口转换模块用于实现所述至少两种数据传输接口之间的转换。

可选地，所述至少两种数据传输接口包括：TTL电平串口、EIA电平串口、第一电平转换模块以及第二电平转换模块，所述CPU与所述TTL电平串口连接，所述EIA电平串口通过第一电平转换模块连接到所述CPU，所述CPU通过第二电平转换模块连接到所述移动通信模块，其中，所述第一电平转换模块用于将EIA电平转换为与所述CPU适配的电平，所述第二电平转换模块用于将TTL电平转换为与所述移动通信模块适配的电平。

可选地，所述射频收发模块用于按照预定格式将来自于所述CPU的数据封装为数据包，并发送封装后的数据包，所述预定格式至少包括：数据字段、校验码字段，所述数据字段包括来自于所述CPU的数据，所述校验码字段包括校验码；还用于根据接收到的数据包中的校验码对接收到的数据包进行校验，并在校验通过后通知所述CPU读取所述射频收发模块接收到的数据。

可选地，所述预定格式还包括：编号字段，所述编号字段包括用于标记封装后的数据包的编号和/或接收端的编号，所述射频收发模块还用于根据接收到的数据包中的编号，确定是否丢弃接收到的数据包。

可选地，所述CPU通过直接内存存取DMA获得所述移动通信模块接收到的数据，并通过串行外设接口SPI获得所述射频收发模块接收到的数据。

可选地，所述数据传输装置上电时所述移动通信模块连接到默认的主服务器，所述CPU用于接收来自于所述主服务器的修改请求，所述修改请求用于修改所述移动通信模块需要连接的远程服务器的IP地址，还用于根据所述修改请求控制所述移动通信模块连接到所述IP地址对应的远程服务器。

可选地，所述CPU还用于对所述修改请求进行校验，并在校验通过后控制所述移动通信模块连接到所述IP地址对应的远程服务器。

可选地，所述射频收发模块包括：

射频天线和射频收发器，所述射频天线与射频收发器依次通过以下至少一者相连：第一LC滤波器、SAW滤波器、射频开关、第二LC滤波器、阻抗匹配模块。

通过上述技术方案，将移动通信模块和射频收发模块均设置在数据传输装置中。针对通信距离远且实时性低的需求，通过移动通信模块进行数据传输；针对通信距离近且实时性高的需求，通过射频收发模块进行数据传输。因而应用该数据传输装置，可以既满足通信距离远且实时性低的需求，也满足通信距离近且实时性高的需求。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例提供的数据传输装置的示意图。

图2是本公开实施例提供的数据传输装置中射频收发模块的示意图。

图3是本公开实施例提供的数据传输装置的另一示意图。

图4是本公开实施例中射频收发模块所发送的数据包的格式的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开实施例提供的数据传输装置包括：移动通信模块、射频收发模块以及中央处理器CPU。其中，移动通信模块用于满足通信距离远且实时性低的需求，可以是：3G(第三代移动通信技术)移动通信模块、4G(第四代移动通信技术)移动通信模块、5G(第五代移动通信技术)移动通信模块等。射频收发模块用于满足通信距离近且实时性高的需求，可以是：915MHz射频收发模块、315MHz射频收发模块、433MHz射频收发模块、868MHz射频收发模块等。

CPU与移动通信模块和射频收发模块分别相连，对于CPU通过移动通信模块和射频收发模块两个模块，将需要发送的数据均发送出去，借助于移动通信模块的优点，可以实现通信距离远的数据传输；借助于射频收发模块的优点，可以实现实时性高的数据传输。

此外，其他数据传输装置发送给本公开实施例提供的数据传输装置的数据，可以由移动通信模块接收到或者由射频收发模块接收到，其中，通信距离远的数据可以由移动通信模块接收到，实时性高的数据可以由射频收发模块接收到。然后CPU获得移动通信模块或者射频收发模块接收到的数据，并对接收到的数据进行处理。

图1是本公开实施例提供的数据传输装置的示意图。图1以移动通信模块是3G移动通信模块为例示意，且以射频收发模块是915MHz射频收发模块为例示意。如图1所示，数据传输装置1000包括：CPU110、3G移动通信模块120和915MHz射频收发模块130。CPU110与3G移动通信模块120和915MHz射频收发模块130分别相连。可选地，如图1所示，数据传输装置1000还包括：电源140，为数据传输装置1000包括的各个用电元件提供电能；时钟150，用于生成时钟信号，以便于数据传输装置1000包括的各个功能元件协调运行；以及数据传输接口160，用于数据传输装置1000与其他数据传输装置之间的数据传输。

可选地，本公开实施例中，移动通信模块和射频收发模块均设置在PCB(印刷电路板)上。为了减少移动通信模块和射频收发模块之间的相互干扰，本公开实施例提出将移动通信模块和射频收发模块分别设置在PCB的相背的两个表面上。

示例地，PCB有正面和反面，正面和反面相背。以移动通信模块是3G移动通信模块，且以射频收发模块是915MHz射频收发模块为例，可以将3G移动通信模块设置在PCB的正面，且将915MHz射频收发模块设置在PCB的反面。或者，可以将3G移动通信模块设置在PCB的反面，且将915MHz射频收发模块设置在PCB的正面。总之，使二者之间存在一个完整的地平面，以减少3G移动通信模块与915MHz射频收发模块之间的相互干扰。

可选地，为提高本公开实施例提供的数据传输装置的抗干扰性能，射频收发模块包括：射频天线和射频收发器，且射频天线与射频收发器依次通过以下至少一者相连：第一LC滤波器、SAW滤波器、射频开关、第二LC滤波器、阻抗匹配模块。

其中，第一LC滤波器用于初步滤除干扰信号，SAW滤波器用于进一步滤除中心频率以外的干扰信号，射频开关用于对收发信号进行方向控制，进一步提高本公开提供的数据传输装置的抗干扰性能，阻抗匹配处理模块用于对即将输入射频天线的信号进行阻抗匹配处理，保证即将输入射频天线的信号的完整性。

图2是本公开实施例提供的数据传输装置中射频收发模块的示意图。图2以射频收发模块是915MHz射频收发模块为例，如图2所示，915MHz射频收发模块130包括：915MHz射频收发器1300、与915MHz射频收发器1300相连的第一LC滤波器1301、与第一LC滤波器1301相连的SAW滤波器1302、与SAW滤波器1302相连的射频开关1303、与射频开关1303相连的第二LC滤波器1304、与第二LC滤波器1304相连的阻抗匹配模块1305以及与阻抗匹配模块1305相连的射频天线1306。

可选地，为提高本公开实施例提供的数据传输装置的兼容性，本公开提供的数据传输装置可以包括至少两种数据传输接口以及相应的接口转换模块，例如：串行通信接口1和串行通信接口2；又例如：一个串行通信接口和一个并行通信接口；又例如：USB接口、串行通信接口、并行通信接口的组合。相应地，还需包括实现不同接口之间的转换的接口转换模块。

可选地，所述至少两种数据传输接口包括：TTL电平串口、EIA电平串口、第一电平转换模块以及第二电平转换模块，所述CPU与所述TTL电平串口连接，所述EIA电平串口通过第一电平转换模块连接到所述CPU，所述CPU通过第二电平转换模块连接到所述移动通信模块，其中，所述第一电平转换模块用于将EIA电平转换为TTL电平，所述第二电平转换模块用于将所述TTL电平转换为与所述移动通信模块适配的电平。

可选地，本公开实施例提供的数据传输装置中的数据传输接口可以包括：TTL电平串口、EIA电平串口(例如：RS232电平串口)，与CPU适配的电平是TTL电平，与移动通信模块适配的电平是EIA电平。为了兼容两种不同的电平，还需包括第一电平转换模块和第二电平转换模块，第一电平转换模块用于将EIA电平转换为TTL电平，第二电平转换模块用于将TTL电平转换为EIA电平。

图3是本公开实施例提供的数据传输装置的另一示意图。图3以移动通信模块是3G移动通信模块为例示意、EIA电平串口是RS232电平串口为例示意、且以射频收发模块是915MHz射频收发模块为例示意。如图3所示，数据传输装置1000包括：CPU110、3G移动通信模块120、915MHz射频收发模块130、TTL串行接口1601、RS232串行接口1602、RS232电平转换模块1701、TTL电平转换模块1702。CPU110与3G移动通信模块120通过SPI相连，CPU110与915MHz射频收发模块130通过TTL电平转换模块1702相连。

图3中，CPU有多个引脚：TXD1和TXD2均为用于发送数据的引脚，RXD1和RXD2均为用于接收数据的引脚，RST1和RST2均为用于复位的引脚，IRQ为用于向CPU发送中断信号的引脚。

为提高本公开实施例提供的数据传输装置的可靠性，可以持续监测CPU的工作模式，以保证CPU进入非正常工作模式时能够及时复位回归到正常工作模式，另一方面，CPU还可以持续监测移动通信模块和射频收发模块的工作模式，在移动通信模块的工作模式出现异常时，通过RST1引脚向移动通信模块发送复位信号，快速复位移动通信模块，使其恢复正常工作；在射频收发模块的工作模式出现异常时，通过RST2引脚向移动通信模块发送复位信号，快速复位射频收发模块，使其恢复正常工作。

对于图3所示的数据传输装置，由于915MHz射频收发模块与CPU之间通过SPI进行数据传输，借助于SPI的优势，其最高通信速度可以达到10Mbps，且传输延迟低于2ms，所以能够保证在中近距离时，满足数据传输的实时性的需求。

图3中，SPI和IRQ引脚的作用为：CPU首先通过SPI将需要发送的数据写入射频收发模块内置的存储模块中，然后向射频收发模块发送启动数据发送指令，射频收发模块根据该启动数据发送指令，将其内置的存储模块中的数据发送出去，当每次发送完成后，射频收发模块通过IRQ引脚向CPU发送中断信号，通知CPU本次数据发送完成，可以进行下一次数据写入操作。可选地，CPU还通过接口SPI获得射频收发模块接收到的数据。

可选地，所述射频收发模块用于按照预定格式将来自于所述CPU的数据封装为数据包，并发送封装后的数据包，所述预定格式至少包括：数据字段、校验码字段，所述数据字段包括来自于所述CPU的数据，所述校验码字段包括校验码(例如：CRC，循环冗余校验码)；还用于根据接收到的数据包中的校验码对接收到的数据包进行校验，并在校验通过后通知所述CPU读取所述射频收发模块接收到的数据。

可选地，所述预定格式还包括：编号字段，所述编号字段包括用于标记封装后的数据包的编号和/或接收端的编号，所述射频收发模块还用于根据接收到的数据包中的编号，确定是否丢弃接收到的数据包。

为避免射频收发模块乱接或错接数据，本公开实施例对射频收发模块所发送的数据包的格式进行改进。本公开实施例中，射频收发模块所发送的数据包的格式包括：数据字段、校验码字段。可选地，还可以包括编号字段、前导码字段或者数据包长度字段。图4是本公开实施例中射频收发模块所发送的数据包的格式的示意图。如图4所示，射频收发模块所发送的数据包的格式包括：前导码字段、编号字段、数据包长度字段、数据字段和校验码字段。

其中，前导码字段包括前导码，用于使接收到数据包的射频收发模块识别到有新的数据包待接收；编号字段包括用于标记数据包的编号用于使接收到数据包的射频收发模块判断接收到的数据包是否与已接收数据包的编号连续，避免接错数据包，或者，编号字段包括用于标记接收端的编号，用于使接收到数据包的射频收发模块识别自己是否是正确的接收端，避免乱接数据包。对于接收到的数据包的编号与已接收数据包的编号不连续，或者自身的编号与编号字段中的编号不匹配的情况，射频收发模块将自动丢掉接收到的数据包。

可选地，所述数据传输装置上电时所述移动通信模块连接到默认的主服务器，所述CPU用于接收来自于所述主服务器的修改请求，所述修改请求用于修改所述移动通信模块需要连接的远程服务器的IP地址，还用于根据所述修改请求控制所述移动通信模块连接到所述IP地址对应的远程服务器。

本公开实施例中，数据传输装置上电时，移动通信模块连接到默认的主服务器。具体地，CPU通过数据传输接口(例如：串行通信接口1)向移动通信模块发送配置指令，使移动通信模块连接到默认的主服务器(例如：指定的远程服务器)，并工作在透传模式，此时，移动通信模块相当于一个串口，当CPU有需要发送的数据时，可以直接通过数据传输接口发送给移动通信模块，然后移动通信模块便会自动将接收到的数据发送给默认的主服务器。在实际应用场景中，还可以通过主服务器动态配置移动通信模块需要连接的服务器的IP地址，也就是说，使移动通信模块连接到不同于主服务器的其他服务器，极大地提高数据传输装置使用的灵活性。

具体地，用户可以在主服务器上发出修改请求，以修改移动通信模块需要连接的服务器的IP地址，主服务器通过移动通信模块将该修改请求发送给CPU，CPU收到修改请求后，根据修改请求修改移动通信模块需要连接的服务器的IP地址。可选地，为了避免恶意修改IP地址的情况发生，主服务器可以对修改请求进行加密，CPU收到加密后的修改请求后，对其进行校验，校验通过之后再修改移动通信模块需要连接的服务器的IP地址。

可选地，所述CPU通过直接内存存取DMA获得所述移动通信模块接收到的数据，并通过串行外设接口SPI获得所述射频收发模块接收到的数据。

本公开实施例中，移动通信模块和射频收发模块均可能接收到数据。移动通信模块接收到数据后会通过DMA中断方式直接发送给CPU，一方面提高了数据收发的实时性，另一方面大大地降低了对CPU系统资源的占用，保证整个数据收发装置一直处在一个较为高效的运转模式下。

射频收发模块接收到数据后，首先通过IRQ引脚向CPU发送中断信号，CPU便会响应该中断信号，通过SPI实时读取射频收发模块接收到的数据，借助于SPI，极大地提高了数据传输装置读取数据的效率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种数据传输装置，其特征在于，包括：

移动通信模块、射频收发模块以及中央处理器CPU、印刷电路板PCB；

所述CPU与所述移动通信模块和所述射频收发模块分别相连，所述移动通信模块和所述射频收发模块分别设置在所述PCB的相背的两个表面，用于通过所述移动通信模块和所述射频收发模块发送同一数据，还用于分别获得所述移动通信模块以及所述射频收发模块接收到的数据；

所述射频收发模块包括：

射频天线和射频收发器，所述射频天线与射频收发器依次通过以下至少一者相连：第一LC滤波器、SAW滤波器、射频开关、第二LC滤波器、阻抗匹配模块。

2.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，还包括：

至少两种数据传输接口以及接口转换模块，所述接口转换模块用于实现所述至少两种数据传输接口之间的转换。

3.根据权利要求2所述的数据传输装置，其特征在于，所述至少两种数据传输接口包括：TTL电平串口、EIA电平串口、第一电平转换模块以及第二电平转换模块，所述CPU与所述TTL电平串口连接，所述EIA电平串口通过第一电平转换模块连接到所述CPU，所述CPU通过第二电平转换模块连接到所述移动通信模块，其中，所述第一电平转换模块用于将EIA电平转换为与所述CPU适配的电平，所述第二电平转换模块用于将TTL电平转换为与所述移动通信模块适配的电平。

4.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，所述射频收发模块用于按照预定格式将来自于所述CPU的数据封装为数据包，并发送封装后的数据包，所述预定格式至少包括：数据字段、校验码字段，所述数据字段包括来自于所述CPU的数据，所述校验码字段包括校验码；还用于根据接收到的数据包中的校验码对接收到的数据包进行校验，并在校验通过后通知所述CPU读取所述射频收发模块接收到的数据。

5.根据权利要求4所述的数据传输装置，其特征在于，所述预定格式还包括：编号字段，所述编号字段包括用于标记封装后的数据包的编号和/或接收端的编号，所述射频收发模块还用于根据接收到的数据包中的编号，确定是否丢弃接收到的数据包。

6.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，所述CPU通过直接内存存取DMA获得所述移动通信模块接收到的数据，并通过串行外设接口SPI获得所述射频收发模块接收到的数据。

7.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，所述数据传输装置上电时所述移动通信模块连接到默认的主服务器，所述CPU用于接收来自于所述主服务器的修改请求，所述修改请求用于修改所述移动通信模块需要连接的远程服务器的IP地址，还用于根据所述修改请求控制所述移动通信模块连接到所述IP地址对应的远程服务器。

8.根据权利要求7所述的数据传输装置，其特征在于，所述CPU还用于对所述修改请求进行校验，并在校验通过后控制所述移动通信模块连接到所述IP地址对应的远程服务器。

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