CN201294550Y - 基于ZigBee技术的USB接口 - Google Patents

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钱云福
贾中宁
朱品伟
薛波
管生华
孙义凯
张小培
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Abstract

本实用新型涉及一种基于ZigBee技术的USB接口，其包括：用于作为终端节点自动加入已建立的ZigBee无线网络并与ZigBee无线网络进行无线通讯的ZigBee模块、与ZigBee模块相连的用于连接PC机的USB接口的USB模块。本实用新型的USB接口可以实现ZigBee无线网络与PC机相互通信，可被广泛应用到基于ZigBee技术的监控系统的设计中，如与具有Zigbee技术远程监控网关一起组成远程监控系统，从而可以充分利用GSM网或以太网网等远距离通信技术，实现远程监控目的。

Description

基于ZigBee技术的USB接口
技术领域
本实用新型涉及一种基于ZigBee技术的USB接口。
背景技术
近年来，无线传感器网络(wireless sensor network，WSN)的研究开发取得了日新月日的进步，其应用正在向人类生活的各个领域延伸和扩展。MIT技术评论(Technology Review)在预测未来技术发展的报告中，将其列为改变世界的10大新技术之一。2001年，Honeywell、Invensys、三菱电机、Motorola、Philips等世界知名公司联合组建了ZigBee联盟，于2005年1月发表了基于802.15.4标准的第一个ZigBee规范Ver.1.0。从此，基于ZigBee规范的无线传感器网络技术变成了研究热点。
ZigBee、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB：Ultra Wide Band)是现代短距离无线通信的主要技术，它们都可以构建无线传感器网络。虽然UWB和蓝牙的数据传输速率都比ZigBee高，但是在传输距离和能量消耗方面，ZigBee占据着绝对的优势。很多研究者预测，ZigBee技术将被广泛应用于环境监测、灾害救助、工业控制、农业监控、智能交通、医院监护、矿井监测等领域。
以上的应用都是典型的监控系统，而ZigBee技术主要被用于现场信息的采集和电子设备的控制，而数据的收集、分析和控制命令的发送经常需要PC机完成。所以实现ZigBee无线网络和PC机的相互通信，是基于ZigBee技术的监控系统需要解决的一个关键技术。随着计算机技术的发展，外设通过USB接口与PC机通信是主流的技术。在这样的背景下，研发一种基于ZigBee技术的USB接口，可以通过USB接口实现ZigBee无线网络与PC机相互通信，符合技术的发展方向，具有技术前瞻性和很好的应用前景。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以与任何符合ZigBee通信协议的系统进行无线通信，以实现ZigBee无线网络与PC机通过USB接口相互通信的基于ZigBee技术的USB接口。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于ZigBee技术的USB接口，其包括：用于作为终端节点自动加入已建立的ZigBee无线网络并与ZigBee无线网络进行无线通讯的ZigBee模块、与ZigBee模块相连的用于连接PC机的USB接口的USB模块。
所述ZigBee模块采用型号为CC2430的用于接收ZigBee无线网络发送过来的数据并将数据发送给USB模块的射频芯片，也是用于接收USB模块发送的命令或数据并将命令或数据发送到ZigBee无线网络中指定的节点的射频芯片。
所述USB模块是采用型号为C8051F320的用于接收ZigBee模块发送的数据并将接收到的数据进行USB协议转换，然后发送到PC机的USB接口的USB转换芯片，也是用于接收PC机通过USB接口发送的命令并将命令发送给ZigBee模块的USB转换芯片。
所述PC机是用于驱动USB模块并将USB模块接收到的数据显示在软件数据显示区内以及将数据写入文档的PC机，也是用于通过管理软件的信息输入窗口并发送控制命令或数据给USB模块的PC机。
所述ZigBee无线网络是符合ZigBee无线通信协议的无线通讯网络。
所述PC机与公共移动电话网或以太网相联。
所述ZigBee模块包括：微控制器、与微控制器相连的用于连接射频天线的ZigBee射频前端和内存。
与现有技术相比，本实用新型具有以下积极效果：(1)本实用新型的基于ZigBee技术的USB接口通过本USB接口可以实现ZigBee无线网络与PC机相互通信。本USB接口可以被广泛应用于基于ZigBee技术的监控系统的设计中。如和具有Zigbee技术远程监控网关一起组成远程监控系统，从而可以充分利用GSM公共移动电话或以太网网等远距离通信技术，实现远程监控目的。(2)本实用新型的USB接口采用控制和USB转换一体的芯片，减小了电路体积，节约了设计与制作成本。(3)本实用新型的USB接口的各个模块采用插件连接，可以根据需要灵活的选择所需要的模块，从而降低了成本，也易于维修和升级，减小技术更新带来的成本增加等问题。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为本实用新型的基于ZigBee技术的USB接口中的应用示意图；
图2为上述基于ZigBee技术的USB接口的硬件系统框图；
图3为上述基于ZigBee技术的USB接口的工作流程图；
图4为ZigBee模块程序中的第一子程序的流程图；
图5为ZigBee模块的主程序的流程图；
图6为ZigBee模块的第二子程序的流程图。
图7为USB模块的程序流程图；
图8为USB管理软件的主程序流程图。
具体实施方式
实施例1
见图1-2，本实施例的基于ZigBee技术的USB接口包括：用于作为终端节点自动加入已建立的ZigBee无线网络1并与ZigBee无线网络1进行无线通讯的ZigBee模块2、与ZigBee模块2相连的用于连接PC机4的USB接口的USB模块3。
ZigBee模块2采用型号为CC2430的射频芯片，用于接收ZigBee无线网络1发送过来的数据并将数据发送给USB模块3，同时接收USB模块3发送的命令或数据并将命令或数据发送到ZigBee无线网络1中指定的节点。
ZigBee模块2用以实现嵌入式ZigBee应用的片上系统，支持2.4GHzIEEE 802.15.4协议。所述ZigBee模块2包括：微控制器、与微控制器相连的用于连接射频天线的ZigBee射频前端和内存。微控制器使用一个8位的8051MCU内核，并具备128KB闪存和8KB RAM，另外，还包含模数转换器(ADC)，几个定时器、AES-128协同处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路，以及21个可编程I/O引脚。该芯片采用0.18微米CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27rnA，采用8脚QLP封装。它可用于各种ZigBee无线网络节点，包括协调器、路由器核终端设备等。
从节省电路体积和成本观点出发，所述USB模块3是采用控制和USB转换一体的型号为C8051F320的USB转换芯片，采用这种设计，电路设计简单，价格低廉。
USB模块3用于接收ZigBee模块2发送的数据并将接收到的数据进行USB协议转换，然后发送到PC机的USB接口，同时用于接收PC机通过USB接口发送的命令并将命令发送给ZigBee模块2。
所述PC机4用于驱动USB模块3并将USB模块3接收到的数据显示在软件数据显示区内以及将数据写入文档的PC机，同时用于通过管理软件的信息输入窗口并发送控制命令或数据给USB模块。
所述ZigBee无线网络1是符合ZigBee无线通信协议的无线通讯网络。
所述PC机4与公共移动电话网或以太网相联。
本实施例的基于ZigBee技术的USB接口的两个模块采用插件连接，既可以接在一起作为ZigBee USB接口，也可以分开独立工作，具备很好的灵活性，而且易于维修和升级，减小技术更新带来的成本增加等问题。
ZigBee模块2的工作过程如图3-6所示，当ZigBee模块2上电启动时，首先进行初始化并加入已经存在的ZigBee无线网络1。当成功加入网络后，ZigBee模块2等待ZigBee无线网络发送数据。当有数据发送到ZigBee模块2时，ZigBee模块2产生中断，并通过串口将接收到的数据发送给USB模块3。另外，当ZigBee模块2接收到USB模块3通过串口发送过来的命令或数据时，将产生中断，将接收的命令或数据发送到ZigBee无线网络1。
USB模块3的程序流程图如图7所示。当USB模块3接收到ZigBee模块2通过串口发送的数据时，进而对接收的数据转化成符合USB通信格式，并送到PC机4的USB接口。
USB管理软件采用VC开发，主流程图如图8所示。USB管理软件在PC机4上运行，启动该软件，首先要发现USB设备，然后开始接收数据并显示在软件数据显示区内。另外，通过管理软件的信息输入窗口，PC机4也可以发送控制命令或数据给USB模块3。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (7)

1、一种基于ZigBee技术的USB接口，其特征在于包括：用于作为终端节点自动加入已建立的ZigBee无线网络(1)并与ZigBee无线网络(1)进行无线通讯的ZigBee模块(2)、与ZigBee模块(2)相连的用于连接PC机(4)的USB接口的USB模块(3)。
2、根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的USB接口，其特征在于：所述ZigBee模块(2)采用型号为CC2430的用于接收ZigBee无线网络(1)发送过来的数据并将数据发送给USB模块(3)的射频芯片，也是用于接收USB模块(3)发送的命令或数据并将命令或数据发送到ZigBee无线网络(1)中指定的节点的射频芯片。
3、根据权利要求1或2所述的基于ZigBee技术的USB接口，其特征在于：所述USB模块(3)是采用型号为C8051F320的用于接收ZigBee模块(2)发送的数据并将接收到的数据进行USB协议转换，然后发送到PC机的USB接口的USB转换芯片，也是用于接收PC机通过USB接口发送的命令并将命令发送给ZigBee模块(2)的USB转换芯片。
4、根据权利要求3所述的基于ZigBee技术的USB接口，其特征在于：所述PC机(4)是用于驱动USB模块(3)并将USB模块(3)接收到的数据显示在软件数据显示区内以及将数据写入文档的PC机，也是用于通过管理软件的信息输入窗口并发送控制命令或数据给USB模块的PC机。
5、根据权利要求4所述的基于ZigBee技术的USB接口，其特征在于：所述ZigBee无线网络(1)是符合ZigBee无线通信协议的无线通讯网络。
6、根据权利要求5所述的基于ZigBee技术的USB接口，其特征在于：所述PC机(4)与公共移动电话网或以太网相联。
7、根据权利要求1或2所述的基于ZigBee技术的USB接口，其特征在于：所述ZigBee模块(2)包括：微控制器、与微控制器相连的用于连接射频天线的ZigBee射频前端和内存。
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