CN204968123U - 便携式微功率无线通信网络调试装置 - Google Patents

Abstract

便携式微功率无线通信网络调试装置，包括：设置于印刷电路板上的USB接口模块、电源转换电路、串口转USB电路、红外通信模块、微功率无线通信模块、蓝牙模块及单片机；所述USB接口模块与所述电源转换电路相连，所述电源转换电路与所述红外通信模块、微功率无线通信模块、蓝牙模块及单片机相连。本实用新型由USB接口模块提供电源，包含有微功率无线、蓝牙、红外等丰富的通信接口，具有小巧便携的体积，通过灵活配置，可以实现各种微功率无线网络调试、测试的需求。

Description

便携式微功率无线通信网络调试装置

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，尤其涉及一种微功率无线通信网络调试装置。

背景技术

微功率无线通信模块具有成本低、体积小、便于安装、工作稳定可靠等优点，现已大规模应用于无线抄表、安防报警、家居及工业自动化等领域。在智能电网无线抄表领域，微功率无线通信网络的特点是网络节点类型众多，节点数量庞大，现场环境复杂。智能电网的节点类型有智能电表、采集器、集中器等，各种节点分别具有不同的功能，且节点数量往往成百上千。由于现场环境复杂，在无线通信模块安装到现场之后需要对无线网络进行调试、测试和维护。现有调试工具仅具有无线监控功能，数据处理能力弱，数据导出和保存不方便，针对不同的节点类型、节点功能需要携带不同的调试、测试工具，极其不便于工程人员现场使用，严重影响工程调试进度及问题排查效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种便携性强、通用性好的微功率无线通信网络调试装置。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

便携式微功率无线通信网络调试装置，包括：设置于印刷电路板上的USB接口模块、电源转换电路、串口转USB电路、红外通信模块、微功率无线通信模块、蓝牙模块及单片机；所述USB接口模块与所述电源转换电路相连，所述电源转换电路与所述红外通信模块、微功率无线通信模块、蓝牙模块及单片机相连。

本实用新型更具体的技术方案为：所述单片机通过所述串口转USB电路与USB接口模块相连，通过SPI接口与所述微功率无线通信模块连接，通过一路串口与所述蓝牙模块连接，通过另一路串口与所述串口转USB电路连接，通过红外通信接口与所述红外通信模块连接。

本实用新型更具体的技术方案为：所述红外通信模块包括红外发射器和红外接收器，在红外接收器的电源引脚并联有一个10uF和一个0.1uF的电容。

本实用新型更具体的技术方案为：所述微功率无线通信模块采用siliabs公司型号为SI4432的无线收发芯片。

本实用新型更具体的技术方案为：所述微功率无线通信模块还包括Sub1GHz射频功率放大芯片、晶振、射频开关、匹配电路、滤波电路以及天线座，无线收发芯片的SPI接口与单片机连接，RX引脚经过匹配电路与射频开关连接，TX引脚经过匹配电路与射频功率放大芯片连接，射频功率放大芯片的输出引脚经过匹配电路与射频开关连接。

本实用新型更具体的技术方案为：所述天线座采用SMA射频连接器；或者所述天线座与弹簧天线相连。

本实用新型更具体的技术方案为：所述印刷电路板尺寸为64.3mm×20.3mm×1.0mm。

本实用新型更具体的技术方案为：所述电源转换电路为LDO电源转换芯片

本实用新型更具体的技术方案为：所述电源转换电路的输入端和输出端各连接一电容。

本实用新型更具体的技术方案为：所述电容为封装容值是10uF的陶瓷电容。

由以上技术方案可知，本实用新型通过USB接口模块与电源相连，为其他元件提供电源，且具有微功率无线通信、蓝牙、红外通信等丰富的通信接口，具有小巧便携的体积，可灵活配置实现各种微功率无线网络调试、测试的需求，旨在解决微功率无线网络现场调试工具不通用、不便携、难操作的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的结构框图。

图2为本实用新型一种应用实施例的示意图。

图3为本实用新型另一种应用实施例的示意图。

图4为本实用新型又一种应用实施例的示意图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的无线通信网络调试装置包括设置于印刷电路板(未标号)上的USB接口模块1、电源转换电路2、串口转USB电路3、红外通信模块4、微功率无线通信模块5、蓝牙模块6及单片机7。前述元件通过印刷电路板上的电路相连。本实施例的印刷电路板尺寸为64.3mm×20.3mm×1.0mm。印刷电路板在蓝牙模块的通信天线的下方不覆铜并做镂空处理。整个印制电路板安装在塑料外壳(未图示)内，塑料外壳在红外发射器、红外接收器、无线天线座上方设置开槽。

本实施例的USB接口模块1采用USB2.0公插座，用于与外部计算机连接，实现与计算机的数据通信。USB接口模块1与电源转换电路2相连，通过电源转换电路2将计算机的5V电源转换后提供给其它元件；USB接口模块亦可实现与便携式移动电源的连接。在调试装置上设置USB接口模块，便于工程人员在现场连接到笔记本电脑上进行调试，而且在没有携带笔记本电脑的场合，也可以使用移动电源通过USB接口模块为调试装置提供电源。

本实用新型的电源转换电路2为LDO电源转换芯片，用于将USB接口模块提供的5V电源转换为3.3V电源，为单片机7、红外通信模块4、微功率无线通信模块5、蓝牙模块6供电。由于USB2.0接口的标准电源是5V，考虑到现场的实际情况，输入电压可能会低于5V，因此5V转3.3V选用低压差的稳压芯片，而且微功率无线通信模块、红外通信模块可能会同时运行，调试装置的峰值电流需要大于500mA。本实施例的电源转换电路2选用TI公司的型号为LP38692的低压差稳压芯片，该芯片输出1A电流时的压差为0.45V，输入电压范围+2.7V～+10V。为了降低电源纹波，可在电源转换电路2的输入端和输出端各连接一1206封装容值为10uF的陶瓷电容。

串口转USB电路3用于将单片机7的串口电平转换为USB标准接口电平，以实现单片机7通过USB接口模块与外部计算机的数据通信。本实施例的串口转USB电路3采用型号为CP2102的芯片，CP2102芯片的集成度高，内置USB2.0全速功能控制器、USB收发器、晶体振荡器、EEPROM及异步串行数据总线(UART)，支持调制解调器全功能信号，无需任何外部的USB器件。CP2102与其他USB-UART转接电路的工作原理类似，通过驱动程序将PC的USB口虚拟成COM口以达到扩展的目的。

红外通信模块4用于实现红外通信功能，其包括红外发射器和红外接收器，本实施例的红外发射器采用AT20S贴片，红外接收器采用AT138贴片。为保持数据接收的稳定，可在红外接收器的电源引脚并联一个10uF和一个0.1uF的电容。在3.3V供电的情况下使用47欧姆限流电阻，正向最大电流70mA，可靠红外通信距离大于5米，便于工程现场对一些挂在高处的装置进行设置调试。

无线通信功能是微功率无线通信网络现场调试装置的核心功能之一，微功率无线通信模块必须要确保调试工具的无线芯片能够与被调试网络实现互通，需要考虑的主要参数有调制方式、频率范围、频偏、发射功率、接收灵敏度等。本实施例的微功率无线通信模块采用siliabs公司型号为SI4432的无线收发芯片，该芯片支持GFSK/FSK调试方式，微功率无线通信模块还包括Sub1GHz射频功率放大芯片、晶振、射频开关、匹配电路、滤波电路以及天线座，可以实现无线通信功能。微功率无线通信模块5由电源转换电路2提供3.3V电源。微功率无线通信模块5(无线收发芯片)的SPI接口与单片机连接，单片机可对芯片进行初始化，及对无线芯片的接收/发送数据进行处理。无线收发芯片的RX引脚经过匹配电路与射频开关连接，TX引脚经过匹配电路与射频功率放大芯片连接，射频功率放大芯片输出引脚经过匹配电路与射频开关连接。天线座可焊接SMA射频插座，用于连接外置天线，增加通信距离，以适应环境恶劣通信距离远的场合；或者天线座中心焊盘焊接弹簧天线，便于携带，以适应普通应用场合。

本实施例在SI4432芯片的发射通道增加射频功率放大芯片，射频功率放大芯片的栅极与单片机连接，在需要的时候可以通过单片机控制射频功率放大芯片的打开与关断。通过增加射频功率放大芯片，提高调试装置的发射功率，以便于在一些复杂的现场环境中使用，如调试装置与被调试节点之间被树林、山丘阻挡，或者调试装置需要与地下室水泥墙壁之后的无线节点通信等。

封装在印制板上的蓝牙模块6用于实现蓝牙通信功能，可以实现与智能手机、平板电脑配对，进行数据传输。本实施例的蓝牙模块6选用邮票孔封装的通用蓝牙模块。蓝牙模块采用邮票孔封装更具有通用性，便于更换。

本实施例的单片机7包含两路串口、一路SPI接口、一路红外通信接口。单片机通过SPI接口与微功率无线通信模块连接，通过一路串口与蓝牙模块连接，通过另一路串口与串口转USB电路连接，通过红外通信接口与红外通信模块连接。单片机7可实现将微功率无线通信模块接收到的数据传送到串口转USB电路3或者蓝牙模块或者红外通信模块，反之亦可。

本实用新型具有小巧的体积以及丰富的通信接口，可以实现各种微功率无线网络现场调试的需求。下面结合图2至图4对本实用新型调试装置的使用方式进行进一步的说明。

如图2所示，本实用新型的调试装置通过USB接口模块连接到便携式笔记本电脑上，调试装置对本地区微功率无线通信节点的组网运行情况进行侦听，将无线数据通过USB接口模块发送给笔记本电脑进行处理，笔记本电脑也可以将网络配置指令通过调试装置无线发送。

如图3所示，在不便于携带笔记本电脑的场合，可以使用手机或者平板电脑代替笔记本电脑。调试装置通过USB接口模块与移动电源相连，由移动电源为其供电，手机或者平板电脑的蓝牙与调试装置的蓝牙模块配对连接，调试装置可以将侦听到的本地区微功率无线通信数据通过蓝牙模块发送给手机或者平板电脑进行处理，手机或者平板电脑也可以将网络配置指令通过调试装置无线发送。

如图4所示，对于采集器之类安装在高处的设备，需要使用红外通信模块设置地址，将本实用新型的调试装置插在移动电源的USB接口，使用支撑杆支撑到高处，手机或者平板电脑通过蓝牙模块与调试装置通信，调试装置将蓝牙接口的通信数据转发到红外接口。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。

Claims (10)

1.便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于，包括：设置于印刷电路板上的USB接口模块、电源转换电路、串口转USB电路、红外通信模块、微功率无线通信模块、蓝牙模块及单片机；所述USB接口模块与所述电源转换电路相连，所述电源转换电路与所述红外通信模块、微功率无线通信模块、蓝牙模块及单片机相连。

2.如权利要求1所述的便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于：所述单片机通过所述串口转USB电路与USB接口模块相连，通过SPI接口与所述微功率无线通信模块连接，通过一路串口与所述蓝牙模块连接，通过另一路串口与所述串口转USB电路连接，通过红外通信接口与所述红外通信模块连接。

3.如权利要求1所述的便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于：所述红外通信模块包括红外发射器和红外接收器，在红外接收器的电源引脚并联一个10uF和一个0.1uF的电容。

4.如权利要求1所述的便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于：所述微功率无线通信模块采用siliabs公司型号为SI4432的无线收发芯片。

5.如权利要求4所述的便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于：所述微功率无线通信模块还包括Sub1GHz射频功率放大芯片、晶振、射频开关、匹配电路、滤波电路以及天线座，无线收发芯片的SPI接口与单片机连接，RX引脚经过匹配电路与射频开关连接，TX引脚经过匹配电路与射频功率放大芯片连接，射频功率放大芯片的输出引脚经过匹配电路与射频开关连接。

6.如权利要求5所述的便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于：所述天线座采用SMA射频连接器；或者所述天线座与弹簧天线相连。

7.如权利要求1所述的便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于：所述印刷电路板尺寸为64.3mm×20.3mm×1.0mm。

8.如权利要求1所述的便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于：所述电源转换电路为LDO电源转换芯片。

9.如权利要求1或8所述的便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于：所述电源转换电路的输入端和输出端各连接一电容。

10.如权利要求9所述的便携式微功率无线通信网络调试装置，其特征在于：所述电容为封装容值是10uF的陶瓷电容。