CN202261818U

CN202261818U - 基于物联网技术的cc2530网关板

Info

Publication number: CN202261818U
Application number: CN2011203463401U
Authority: CN
Inventors: 韦彬贵; 张治中; 吴杏; 邓志龙; 喻继燊
Original assignee: SHENZHEN EMDOOR ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN EMDOOR ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-09-15

Abstract

本实用新型涉及基于物联网技术的CC2530网关板，包括芯片CC2530、电源、天线，天线和电源分别与芯片CC2530相连，还包括一功率放大器，所述功率放大器设置于芯片CC2530与天线之间，功率放大器并与电源相连。本实用新型利用芯片CC2530结合芯片CC2591无线2.4G专用功率放大器芯片，通过合理的布板布线，增加了天线的信号增益和保证了系统时刻运行在最高电压值，能够使得Zigbee网络的传输距离增加；经过测试并取平均值，证实了该技术能够将最大收发距离平均能够达到371m左右，相对于芯片CC2530厂商提供的实测数据200m的最大接收距离有85.5%增幅。

Description

基于物联网技术的CC2530网关板

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及通信用基于物联网技术的CC2530网关板。

背景技术

现有的物联网通信用核心芯片主要是TI（Texas Instruments 德州仪器）公司的生成的芯片CC2430，基于CC2430的网关板装置的特点如下：使用TI当下主流Zigbee解决方案中推荐的处理器CC2430，内置硬件定位引擎及增强型8位51单片机；含有丰富的I/O端口、内置温度传感器、A/D和各种常用外围接口(定时器、UART、DMA、中断)；符合IEEE802.15.4/ZigBee标准规范，频段范围2045M-2483.5M，可自由在16个频段间切换。无线数据传输速率约为20~250kb/s；具有片内128K的可编程Flash，和8K的RAM；基于PK51集成开发环境。但是由于该芯片自身的通信部分的发射功率较小，加上其接收灵敏度也固定在一定水平，这样就限制了通信网络的传输距离，在一些特定的应用环境特别是要求网络节点间的安放距离较远时无法实施。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在于提供一种传输距离远、接收灵敏度高并能降低硬件成本的基于物联网技术的CC2530网关板。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于物联网技术的CC2530网关板，包括芯片CC2530、电源、天线，天线和电源分别与芯片CC2530相连，还包括一功率放大器，所述功率放大器设置于芯片CC2530与天线之间，功率放大器并与电源相连。

优选地，所述功率放大器为芯片CC2591，该芯片为22dbm的2.4G功率放大器，可以极大的增加无线通信距离。

优选地，所述芯片CC2591设有RF_N端、RF_P端、ANT端，芯片CC2530设有RFN端、RFP端，所述RF_N端和RFN端相连，所述RF_P端和RFP端相连，所述ANT端与天线相连。

作为改进，所述RF_N端和RFN端之间设有第一滤波电路，所述RF_P端和RFP端之间设有第二滤波电路，所述ANT端与天线之间设有第三滤波电路。

作为进一步改进，网关板还包括一USB转RS232接口电路，所述USB转RS232接口电路与芯片CC2530、功率放大器分别相连，USB转RS232接口电路并与计算机或其他外设相连，用于网关板与计算机或其他外设的通信。

优选地，所述USB转RS232接口电路设有一USB转RS232芯片，所述USB转RS232芯片为芯片CP2102。

作为进一步改进，网关板还包括一USB接口电路，所述USB接口电路与芯片CC2530相连，网关板可以通过该USB接口电路接入计算机，将数据传输到电脑上显示出来，并且此时计算机可以通过该USB接口电路为网关板供电，无需使用额外的电源。

本实用新型所阐述的基于物联网技术的CC2530网关板，与现有技术相比，其有益效果在于：

1.增加了低功耗无线收发功能：通过新型的支持Zigbee技术的芯片CC2530，使得网关板可以通过无线的方式访问智能小区系统终端，接收信息和发送控制命令；

2.高效射频链路：利用芯片CC2530结合芯片CC2591无线2.4G专用功率放大器芯片，通过合理的布板布线，增加了天线的信号增益和保证了系统时刻运行在最高电压值，能够使得Zigbee网络的传输距离增加；经过测试并取平均值，证实了该技术能够将最大收发距离平均能够达到371m左右，相对于芯片CC2530厂商提供的实测数据200m的最大接收距离有85.5%增幅；

3.部署方便：由于Zigbee网络的多跳特性，网关板无需寻找专门的地点部署，仅需要部署到至少能够单跳连接到一个终端的地点即可；主要的原因是因为，整个物联网智能小区系统中的数据可以由邻节点协助转发，并且支持自动组网，自动路由的功能，极大的降低了网关板部署的复杂性；

4.多种工作模式：可以通过USB接口电路接入计算机，将数据传输到电脑上显示出来，此时无需额外的供电；也可以使用板载LCD 进行及时显示，此时可以接5V直流电或是电池供电；

5.较低的成本：整个系统复用同一块处理芯片，这款芯片，不但完成了常规的单片机功能，同时也支持Zigbee网络的数据收发；完成这点主要是依赖增加了软件的复杂性，以降低硬件的复杂性。

附图说明

附图1为本实用新型基于物联网技术的CC2530网关板实施例的结构框图；

附图2为图1的电路原理图；

附图3为USB接口电路的原理图；

附图4为电源电路的原理图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型的基于物联网技术的CC2530网关板做进一步描述，以便于更清楚的理解本实用新型所要求保护的技术思想。

如图1~4所示，一种基于物联网技术的CC2530网关板，网关板上设有芯片CC2530 1、功率放大器4、天线2、电源3，电源3与芯片CC2530 1和功率放大器4分别电性连接，为芯片CC2530 1和功率放大器4供电，功率放大器采用芯片CC2591，芯片CC2530 1的RFN端与芯片CC2591的RF_N端相连，芯片CC2530 1的RFP端和芯片CC2591的RF_P端相连，芯片CC2591的ANT端与天线相连，即是芯片CC2530 1采集的终端信息通过芯片CC2591放大后，由天线2发送出去，天线2接收的信息也可以通过芯片CC2591放大后传送至芯片CC2530 1，由芯片CC2530 1将信息送至终端设备。通过在原有设计基础上增加功率放大器4，使天线2的信号增益增加并保证了系统时刻运行在最高电压值，能够使得Zigbee网络的传输距离增加。

网关板上还设有一个与芯片CC2530电性连接的USB接口电路6，网关板可以通过该USB接口电路6接入计算机，将数据传输到计算机上显示出来，此时计算机并可以通过USB接口电路6为芯片CC2530供电。USB接口电路6包括USB接口芯片P1，USB接口芯片P1的端口“1”连接至芯片CC2530的RESET_N端，USB接口芯片P1的端口“2”连接至芯片CC2530的P2.1端，USB接口芯片P1的端口“3”连接至芯片CC2530的P2.2端，USB接口芯片P1的其余端口均接地。

网关板上还设有一个与芯片CC2530和芯片CC2591均电性连接的USB转RST232接口电路5，USB转RST232接口电路5可以实现网关板与计算机或其他外设的通信，USB转RST232接口电路5为芯片U3，具体在本实用新型较佳实施例中采用芯片CC2102，芯片U3的REGIN端和VBUS端与电源3的电压输出端VBUS电性连接，芯片U3的TXD端和RXD端并通过数据总线连接至芯片CC2530的P1.1端、P1.4端、P0.2端、P0.3端、P0.7端，其中芯片U3的TXD端与芯片CC2530的P0.2端电性连接，芯片U3的RXD端与芯片CC2530的P0.3端电性连接，芯片U3的TXD端和RXD端并通过数据总线连接至芯片CC2591的PAEN端、EN端以及HGM端。

电源3包括电源模块U4、电容C30、电容C31、电容C32、以及USB插头J1，电容C30和电容C31分别跨接于电源模块U4的输入端和接地端之间，电容C32跨接于电源模块U4的输出端和接地端之间，电源模块U4的输入端并与USB插头J1的VBUS端相连。电源模块U4采用XC6206P332MR型的电源模块。

在本实用新型中，芯片CC2530即是电路图中的芯片U2，电源3的电压输出端VDD分别与芯片CC2530的AVDD1端、AVDD2端、AVDD3端、AVDD4端、AVDD5端、AVDD6端、DVDD1端、DVDD2端相连，为CC2530供电，在电源3和芯片CC2530之间还设有LC滤波电路，具体是电感L1和电容C1组成总的芯片CC2530滤波电路，对电源3的电压输出端VDD至芯片CC2530的供电进行滤波；电感L1和电容C2组成DVDD2端滤波电路，对电源3的电压输出端VDD至DVDD2端的供电进行滤波；电感L1和电容C3组成DVDD1端滤波电路，对电源3的电压输出端VDD至DVDD1端的供电进行滤波；电感L1和电容C5组成AVDD5端滤波电路，对电源3的电压输出端VDD至AVDD5端的供电进行滤波；电感L1和电容C6组成AVDD3端滤波电路，对电源3的电压输出端VDD至AVDD3端的供电进行滤波；电感L1和电容C8组成AVDD6端滤波电路，对电源3的电压输出端VDD至AVDD6端的供电进行滤波。芯片CC2530的32MHZ晶振引入端XOSC_Q1端和XOSC_Q2端，晶振X1跨接于XOSC_Q1端和XOSC_Q2端之间，晶振X1的频率为32MHZ，电容C24的一端接于XOSC_Q2端，电容C25的一端接于XOSC_Q1端。芯片CC2530的RFN端经由LC滤波电路(电感L4和电容C15组成)、滤波电容C16双滤波后连接至芯片CC2591的RF_N端，芯片CC2530的RFP端经由LC滤波电路(电感L7和电容C18组成)、滤波电容C17双滤波后连接至芯片CC2591的RF_P端。

在本实用新型中，芯片CC2291即是电路图中的芯片U1，电源3的电压输出端VDD与芯片CC2291的AVDD_PA1端、AVDD_PA2端、AVDD_BIAS端、AVDD_LNA端分别电性连接，为芯片CC2291供电，在电源3与芯片CC2291之间还设有多个滤波电路，滤波电路的功能和结构与电源3和芯片CC2530之间的滤波电路相似，这里不再描述。芯片CC2291的ANT端经过多级滤波连接至天线2。

本实用新型网关板的较佳实施例的主要技术特点包括：提供了101dB的链路质量，优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性，多种供电模式，以及一套广泛的外设集包括2个UART 14位ADC和个通用GPIO、4个定时器、18个中断源等等。除了封装更小，CC2530网关板还改进了RF输出功率、灵敏度、选择性，且提供了超越上一代CC2430网关板的重要的性能改进；采用USB接口，可以直接插到支持USB的PC机上；增加了CC2591专用2.4G放大器芯片，最大可以提供22dbm的发送增益和6.db的接收增益；符合IEEE802.15.4/ZigBee标准规范，频段范围2045M-2483.5M，可自由在16个频段间切换；无线数据传输速率约为20~250kb/s；具有片内256K的可编程Flash，和8K的RAM；工作电压2.0V-3.6V，超低功耗，支持休眠及唤醒功能；支持专门为无线传感器网络设计的TinyOS操作系统；兼容XMesh网状协议和ZigBee标准协议，支持Z-MAC（集成CSMA、TDMA机制）、X-MAC等，可方便快速进行二次开发；基于IAR51集成开发环境的工程仿真调试环境；支持路由中继功能、网络节点自动修复功能；可外接配合多种传感器节点模块，进行温湿度、压力、加速度、光感应、声音检测数据采集等。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.基于物联网技术的CC2530网关板，包括芯片CC2530、电源、天线，天线和电源分别与芯片CC2530相连，其特征在于，还包括一功率放大器，所述功率放大器设置于芯片CC2530与天线之间，功率放大器并与电源相连。

2.如权利要求1所述的基于物联网技术的CC2530网关板，其特征在于，所述功率放大器为芯片CC2591。

3.如权利要求2所述的基于物联网技术的CC2530网关板，其特征在于，所述芯片CC2591设有RF_N端、RF_P端、ANT端，芯片CC2530设有RFN端、RFP端，所述RF_N端和RFN端相连，所述RF_P端和RFP端相连，所述ANT端与天线相连。

4.如权利要求3所述的基于物联网技术的CC2530网关板，其特征在于，所述RF_N端和RFN端之间设有第一滤波电路，所述RF_P端和RFP端之间设有第二滤波电路，所述ANT端与天线之间设有第三滤波电路。

5.如权利要求1所述的基于物联网技术的CC2530网关板，其特征在于，网关板还包括一USB转RS232接口电路，所述USB转RS232接口电路与芯片CC2530、功率放大器分别相连。

6.如权利要求5所述的基于物联网技术的CC2530网关板，其特征在于，所述USB转RS232接口电路设有一USB转RS232芯片，所述USB转RS232芯片为芯片CP2102。

7.如权利要求1所述的基于物联网技术的CC2530网关板，其特征在于，网关板还包括一USB接口电路，所述USB接口电路与芯片CC2530相连。