CN203482187U

CN203482187U - 一种通用微功率无线通信模块

Info

Publication number: CN203482187U
Application number: CN201320480404.6U
Authority: CN
Inventors: 李宏文; 王调建; 肖昌民
Original assignee: ZHUHAI ZHONGHUI MICROELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: ZHUHAI ZHONGHUI MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-08-07

Abstract

一种通用微功率无线通信模块，包括MCU、射频单元、SDRAM、Data flash、MCU晶振；射频单元包括射频芯片及与射频芯片连接的射频晶振和射频收发电路；射频芯片、SDRAM、Data flash分别连接MCU芯片，MCU设置有与上位机或集中器相连的UART接口；所述MCU、射频单元、SDRAM、Data flash、MCU晶振设置在一块电路板上并封装，上述各器件的对外交互端通过管脚引出封装外。本实用新型通过外扩适当容量的SDRAM和Data flash，增强了MCU硬件资源，很好地解决了微功率无线通信单元硬件资源瓶颈问题，可以方便实现通信单元与数据采集系统相分离，各自相互独立运行。

Description

一种通用微功率无线通信模块

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，具体涉及一种通用的微功率无线通信模块。

背景技术

当前，世界范围内各主要公用事业公司，尤其是供电公司在构建新一代AMI系统时，都会考虑将微功率无线网状网络及其完整解决方案作为选项之一，以克服现有通信技术固有的一些不足。虽然当前的PLC基本上能满足基本的抄表要求，但如果想在载波线上传输更多的数据实现智能家电的话不太现实，因为它的数据传输速度慢，成功率也不是很高。与此同时，随着我国房地产业的快速发展，各地物业管理企业对小区的多种表计（水、电、气、冷、热）的自动抄表系统产品需求也在迅速增加。

随着计算机技术、现代信号处理技术以及微电子技术不断发展，射频技术瓶颈得以突破，微功率无线通信技术得到了飞速的发展。但是，早期的微功率无线通信模块都是基于点对点通信模型进行设置，存在程序区和RAM区空间偏少，无法实现整个PAN子网自动组网、网络管理、链路自诊断和自恢复、低功耗管理，以及对应用数据的存储分析等功能，如果需要实现更复杂的网络路由算法功能时，往往需要数据采集系统（即更高层应用）介入通信管理,直接影响了该技术在各领域中的推广和应用。

发明内容

本实用新型提供一种通用的微功率无线通信模块，旨在解决微功率无线通信单元硬件资源瓶颈的问题，以实现通信单元与数据采集系统相分离，便于组网。本发明的目的由以下技术方案实现：

一种通用微功率无线通信模块，其特征在于，包括MCU、射频单元、SDRAM、Data flash、MCU晶振；射频单元包括射频芯片及与射频芯片连接的射频晶振和射频收发电路；射频芯片、SDRAM、Data flash分别连接MCU芯片，MCU设置有与上位机或集中器相连的UART接口；所述MCU、射频单元、SDRAM、Data flash、MCU晶振设置在一块电路板上并封装，上述各器件的对外交互端通过管脚引出封装外。

作为具体的技术方案，所述MCU采用freescale公司的MK20DN512VLL10型芯片，所述射频芯片采用Silabs公司的SI4432射频芯片。

作为具体的技术方案，所述SDRAM为512KB容量，所述Data flash为8MB容量；所述MCU使用独立SPI接口分别连接射频芯片和Data flash，通过总线接口外扩SDRAM。

作为具体的技术方案，所述射频收发电路中的天线采用垂直相交的双天线设置。

作为具体的技术方案，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTE4引脚和PTE5引脚作为维护用的UART接口，PTE24引脚和PTE25引脚作为与集中器通讯用的UART接口。

作为具体的技术方案，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTE0、PTE1、PTE2、PTE3引脚和PTE6引脚分别作为Data flash的SPI1_CS信号、SPI1_SOUT信号、SPI1_SCK信号、SPI1_SIN信号及WP信号的接口。

作为具体的技术方案，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTA14、PTA15、PTA16、PTEA17、PTA12、PTA13、PTA26引脚分别作为SI4432射频芯片的SCS信号、SCK信号、MOSI信号、MISO信号、nIRQ信号、SDN信号及GPIO信号的接口。

作为具体的技术方案，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTD6、PTD5、PTD4、PTED3、PTD2、PTC10、PTC9、PTC8、PTC7、PTC6、PTC5、PTC4、PTC2、PTC1、PTC0、PTB18、PTB17、PTB16、PTB11引脚作为SDRAM的地址线接口，PTD1引脚作为SDRAM的使能引脚接口，PTB19引脚作为SDRAM的输出使能接口，PTC11引脚作为SDRAM的写入使能接口，PTC15、PTC14、PTC13、PTC12、PTB23、PTB22、PTB21、PTB20引脚分别作为SDRAM的数据线接口。

作为进一步的技术方案，所述微功率无线通信模块还包括串口接收LED灯、串口发送LED灯及网络状态LED灯，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTB2、PTB1、PTB0分别作为串口接收LED灯、串口发送LED灯及网络状态LED灯的控制接口。

作为具体的技术方案，所述微功率无线通信模块的封装的外形尺寸为：长×宽=78.77mm×64.97mm，采用2×11的双列直插针与集中器或上位机电气连接，插针间距为2.54mm。

本实用新型提出的微功率无线通信模块，通过外扩适当容量的SDRAM和Dataflash，增强了MCU硬件资源，很好地解决了微功率无线通信单元硬件资源瓶颈问题，可以方便实现通信单元与数据采集系统相分离，各自相互独立运行。本实用新型射频单元可以提供连续的射频工作频段,提供用户实现复杂通信的硬件平台支持。此外，射频收发电路中的天线采用垂直相交的双天线设置，有效地延伸了通信距离并提高适用范围。

附图说明

图1为实施例提供的微功率无线通信模块中元器件在PCB板中的布局图。

图2为实施例提供的微功率无线通信模块中MCU的管脚图。

图3为实施例提供的微功率无线通信模块中射频单元的电路原理图。

图4为实施例提供的微功率无线通信模块中射频单元匹配网路元器件布局图。

图5为实施例提供的微功率无线通信模块中射频单元屏蔽罩的主视图。

图6为实施例提供的微功率无线通信模块中射频单元屏蔽罩的侧视图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的微功率无线通信模块，包括：MCU、MCU晶振、SDRAM、Data flash及射频单元。其中，射频单元包括射频芯片及与射频芯片连接的射频晶振和射频收发电路。

本实施例中，MCU采用freescale公司的MK20DN512VLL10型芯片，见图2；射频芯片采用Silabs公司的SI4432射频芯片，参见图3。MCU使用总线接口外扩512KB大容量SDRAM，使用独立SPI接口分别连接射频芯片SI4432和数据存储Data flash，Data flash容量为8MB。射频单元工作频率范围为260MHz～930MHz，调制方式支持OOK/FSK/GFSK，发送功率支持-1dBm/+1dBm/+4dBm/+7dBm/+11dBm/+14dBm/+17dBm/+20dBm。射频收发电路的天线使用垂直相交的双天线设置，可以延伸通信距离并提高适用范围。射频晶振在－40℃～＋85℃温度范围内为30MHz±10ppm。模块内置DC/DC可满足输入5V～36V宽电压范围；MCU使用UART接口与上位机或集中器相连，上位机通过指令和GPIO可实时动态控制微功率无线通信模块。外扩SDRAM可用于实时更新的路由表和邻居链表，外扩Data flash可用于掉电保存的路由表和邻居链表、用户数据、出厂参数或备份升级文件，在异常复位条件可快速恢复无线网路。

本实施例提供的微功率无线通信模块为用户开发复杂的通信应用软件提供了可靠的硬件平台和通信性能，因此可用于除通信功能外其它用途的通信模块。例如，可支持bootload有线/无线升级和在线编程功能。

表1是本实施例提供的微功率无线通信模块MCU UART接口管脚定义

（表1）

表2是本实用新型微功率无线通信模块MCU与Data flash接口管脚定义

（表2）

表3是本实用新型微功率无线通信模块MCU与射频单元接口管脚定义

（表3）

表4是本实用新型微功率无线通信模块MCU与LED接口管脚定义

（表4）

表5是本实用新型微功率无线通信模块MCU与SDRAM总线管脚定义

（表5）

如图1所示本实用新型微功率无线通信模块外观尺寸图，模块外形尺寸长×宽为78.77mm×64.97mm，使用2×11的双列直插针与集中器或上位机电气连接，插针间距为2.54mm。

图3所示本实用新型微功率无线通信模块中MCU与射频芯片SI4432内部连线图，其中SI4432的GPIO1控制天线开关的发送状态，GPIO2控制天线开关的接收状态（即SI4432内部寄存器0x0C的值为0x12，寄存器0x0D的值为0x15）。

图4为射频单元匹配网路元器件的布局图，图5、图6为射频单元屏蔽罩的主视图及侧视图。

本实用新型能为水、气、热和电行业无线抄表或其它无线数据采集系统，智能家居等领域提供全方位的解决方案，强大的硬件资源，为实现复杂的微功率无线路由算法奠定了基础。

Claims

1.一种通用微功率无线通信模块，其特征在于，包括MCU、射频单元、SDRAM、Data flash、MCU晶振；射频单元包括射频芯片及与射频芯片连接的射频晶振和射频收发电路；射频芯片、SDRAM、Data flash分别连接MCU芯片，MCU设置有与上位机或集中器相连的UART接口；所述MCU、射频单元、SDRAM、Data flash、MCU晶振设置在一块电路板上并封装，上述各器件的对外交互端通过管脚引出封装外。

2.根据权利要求1所述的通用微功率无线通信模块，其特征在于，所述MCU采用freescale公司的MK20DN512VLL10型芯片，所述射频芯片采用Silabs公司的SI4432射频芯片。

3.根据权利要求1所述的通用微功率无线通信模块，其特征在于，所述SDRAM为512KB容量，所述Data flash为8MB容量；所述MCU使用独立SPI接口分别连接射频芯片和Data flash，通过总线接口外扩SDRAM。

4.根据权利要求1所述的通用微功率无线通信模块，其特征在于，所述射频收发电路中的天线采用垂直相交的双天线设置。

5.根据权利要求2所述的通用微功率无线通信模块，其特征在于，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTE4引脚和PTE5引脚作为维护用的UART接口，PTE24引脚和PTE25引脚作为与集中器通讯用的UART接口。

6.根据权利要求2所述的通用微功率无线通信模块，其特征在于，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTE0、PTE1、PTE2、PTE3引脚和PTE6引脚分别作为Data flash的SPI1_CS信号、SPI1_SOUT信号、SPI1_SCK信号、SPI1_SIN信号及WP信号的接口。

7.根据权利要求2所述的通用微功率无线通信模块，其特征在于，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTA14、PTA15、PTA16、PTEA17、PTA12、PTA13、PTA26引脚分别作为SI4432射频芯片的SCS信号、SCK信号、MOSI信号、MISO信号、nIRQ信号、SDN信号及GPIO信号的接口。

8.根据权利要求2所述的通用微功率无线通信模块，其特征在于，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTD6、PTD5、PTD4、PTED3、PTD2、PTC10、PTC9、PTC8、PTC7、PTC6、PTC5、PTC4、PTC2、PTC1、PTC0、PTB18、PTB17、PTB16、PTB11引脚作为SDRAM的地址线接口，PTD1引脚作为SDRAM的使能引脚接口，PTB19引脚作为SDRAM的输出使能接口，PTC11引脚作为SDRAM的写入使能接口，PTC15、PTC14、PTC13、PTC12、PTB23、PTB22、PTB21、PTB20引脚分别作为SDRAM的数据线接口。

9.根据权利要求2所述的通用微功率无线通信模块，其特征在于，所述微功率无线通信模块还包括串口接收LED灯、串口发送LED灯及网络状态LED灯，所述MK20DN512VLL10型芯片的PTB2、PTB1、PTB0分别作为串口接收LED灯、串口发送LED灯及网络状态LED灯的控制接口。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的通用微功率无线通信模块，其特征在于，所述微功率无线通信模块的封装的外形尺寸为：长×宽=78.77mm×64.97mm，采用2×11的双列直插针与集中器或上位机电气连接，插针间距为2.54mm。