CN206164605U - 一种ZigBee转以太网的转换装置及远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种ZigBee转以太网的转换装置及远程监控系统，该装置包括多个终端节点、PAN网络协调器、ARM中央控制模块以及以太网接口模块，终端节点包括传感器模块、Atmega128A微控制器和CC2520射频收发器，Atmega128A微控制器分别与传感器模块和CC2520射频收发器连接，CC2520射频收发器通过PAN网络协调器以无线网络连接至ARM中央控制模块，终端节点之间通过PAN网络协调器以无线网络连接，ARM中央控制模块包括ARM9控制器、同步动态随机存储器和Flash存储器，ARM9控制器分别与同步动态随机存储器和Flash存储器连接，以太网接口模块包括DM9000A以太网控制处理器、隔离变压器和RJ45接口，RJ45接口与隔离变压器连接。本实用新型转换装置功耗低、体积小、设计简单，可满足小数据量的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及一种ZigBee转以太网的转换装置及远程监控系统。
背景技术
ZigBee 是一种新兴短距离、低功耗、低传输速率的无线传感器网络通信技术。以IEEE802.15.4 为标准，通过传感器节点相互通信，以接力的方式将采集数据传到另一个网络节点或协调器节。
随着计算机分布式处理、互联网等技术被广泛应用，计算机的联网需求迅速扩大。如何通过现有网络基础设施对传感器网络进行远程管理，逐渐成为传感器网络和计算机网络研究课题。现有的技术中ZigBee转以太网网关功耗较高，网络设计复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于通信数据量不大，传输速率相对较低，分布范围较小的，而且成本和功耗较低的场合的ZigBee转以太网的转换装置及远程监控系统。
具体方案如下：一种ZigBee转以太网的转换装置，包括多个终端节点、PAN网络协调器、ARM中央控制模块以及以太网接口模块，所述的终端节点包括传感器模块、Atmega128A微控制器和CC2520射频收发器，所述的Atmega128A微控制器分别与传感器模块和CC2520射频收发器连接，所述的CC2520射频收发器通过PAN网络协调器以无线网络连接至ARM中央控制模块，所述的终端节点之间通过PAN网络协调器以无线网络连接，所述的ARM中央控制模块包括ARM9控制器、同步动态随机存储器和Flash存储器，所述的ARM9控制器分别与同步动态随机存储器和 Flash存储器连接，所述的以太网接口模块包括DM9000A以太网控制处理器、隔离变压器和RJ45接口，所述的DM9000A以太网控制处理器连接至ARM9控制器，所述的隔离变压器与所述的DM9000A以太网控制处理器连接，所述的RJ45接口与所述的隔离变压器连接。
其中，所述的传感器模块包括但不限于温度数字传感器、湿度数字传感器红外探测器和烟感燃气探测传感器。
进一步的，所述的终端节点还包括与Atmega128A微控制器连接的脉冲宽度调制模块。
进一步的，所述的Atmega128A微控制器内部集成有数模转换器。
进一步的，所述的ARM9控制器为基于ARM920T内核的16/32位RISC处理器S3C2440A。
一种远程监控系统，包括上述ZigBee转以太网的转换装置和一远程监控服务器，所述的远程监控服务器与ZigBee转以太网的转换装置的RJ45接口连接。
本实用新型转换装置功耗低、体积小、设计简单，可满足小数据量的要求，在ZigBee 近距离无线通信和以太网远程数据传送之间搭建一座桥梁，为ZigBee 传感器网络提供了以太网网络平台，使ZigBee 在无线传感器网络的应用更广泛。
附图说明
图1是本实用新型远程监控系统硬件框图；
图2是本实用新型终端节点硬件结构框图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1所示，为本实用新型包含ZigBee转以太网的转换装置的远程监控系统，其中包括多个终端节点组成的智能测控模块和ZigBee无线通信模块、PAN网络协调器（未示出）、ARM中央控制模块以及以太网接口模块，终端节点的智能测控模块为传感器，ZigBee无线通信模块为Atmega128A微控制器和CC2520射频收发器， Atmega128A微控制器分别与传感器模块和CC2520射频收发器连接， CC2520射频收发器通过PAN网络协调器以无线网络连接至ARM中央控制模块，终端节点之间通过PAN网络协调器以无线网络连接， ARM中央控制模块包括ARM9控制器、SDRAM（同步动态随机存储器）和Flash存储器， ARM9控制器分别与同步动态随机存储器和 Flash存储器连接，以太网接口模块包括DM9000A以太网控制处理器、隔离变压器和RJ45接口， DM9000A以太网控制处理器连接至ARM9控制器，隔离变压器与DM9000A以太网控制处理器连接， RJ45接口与隔离变压器连接。另外监控中心服务器连接至RJ45接口。
本实施例中，智能测控模块主要由各种传感器模块组成。传感器可以根据需要而设定，比如温湿度数字传感器、红外探测器、烟感燃气探测传感器等。各智能测控模块通过ZigBee数据传输与ARM中央控制平台实现无线连接，组成一个星形网状无线智能测控网络。ARM控制器通过以太网实现与远程监控中心服务器连接。监控中心服务器或ARM控制器对这些数据进行统计评估和计算处理，通过对各智能测控模块实行分布式轮循管理与控制，进而实现对远程系统的智能测控。
为了满足通信网络智能测控系统简洁、方便的需求，本实施例采用ZigBee无线通信技术组建通信网络。ZigBee技术符合IEEE802.15.4协议，可以用很少的能量在数千个微小的节点之间相互协调通信，以接力的方式，通过无线电波把数据从一个网络节点传到另一个节点，从而实现大范围测控。ZigBee射频器件选用TI公司推出的CC2520射频收发器，工作温度高达125℃，具有良好的无线接收灵敏度和强大的抗干扰能力。ZigBee网络节点的硬件结构框图如下图2所示。
本实施例中，传感器节点处理器选用ATMEL公司Atmega128A低功耗微控制器， PWM（脉冲宽度调制模块）连接至Atmega128A微控制器、Atmega128A微控制器内部集成ADC（模数转换器），为节点功能的扩展应用提供了良好的支持。Atmega128A通过SPI、GPIO引脚与CC2520相连，负责节点数据处理、数据封装、功耗管理、路由协议等。
本实施例中，终端节点采用模块化、集成化结构，便于容量扩充和引入新的硬件模块，容纳新业务。考虑到系统的可靠性，在设计时采用应答机制，以确保节点之间可靠地数据传输。无线数据传感器网络是由分布在工作区域内的大量传感器监控节点组成的，通过无线通信方式形成自组织网络系统。系统采用ZigBee星形网络组网，所有终端节点都与唯一的中央控制设备（PAN网络协调器）通信，终端节点之间的通信通过PAN网络协调器的转发来实现。
以太网接口模块由网络控制器、隔离变压器和RJ45接口组成。网络控制器芯片选用DAVICOM公司的DM9000A快速以太网控制处理器，内部集成MAC、PHY、SRAM等，提供10/100Mbps的PHY接口，物理层支持以太网传输协议。DM9000A集成有接收缓存区，以便在接收到数据时能把数据放到这个缓存区中，然后由数据链路层直接从该缓存区里取出数据。S3C2440A通过DM9000A的网卡驱动程序，实现对以太网数据的发送和接收，从而完成网络与系统之间的数据传输。
本实施例中，ARM中央控制模块是整个嵌入式系统ARM-Linux平台的核心，由ARM9控制器、FLASH、SDRAM、电源和复位模块、LCD液晶屏及相关外围电路组成。本实施例中选用SAMSUNG公司基于ARM920T内核的16/32位RISC处理器S3C2440A作为控制器，采用4MB的NORFLASH 器件AM29LV320DB存储系统的Bootloader启动代码；32MB的NAND FLASH器件K9F5608U0C存储文件系统、Linux内核映像及用户应用程序等；SDRAM选用2片HY57V561620BT-H构成容量为64MB高速动态随机存储器，用来加载Linux内核及应用程序等可执行代码和数据，为内核和应用程序提供运行空间。
本实用新型转换装置功耗低、体积小、设计简单，可满足小数据量的要求，在ZigBee 近距离无线通信和以太网远程数据传送之间搭建一座桥梁，为ZigBee 传感器网络提供了以太网网络平台，使ZigBee 在无线传感器网络的应用更广泛。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种ZigBee转以太网的转换装置，其特征在于：包括多个终端节点、PAN网络协调器、ARM中央控制模块以及以太网接口模块，所述的终端节点包括传感器模块、Atmega128A微控制器和CC2520射频收发器，所述的Atmega128A微控制器分别与传感器模块和CC2520射频收发器连接，所述的CC2520射频收发器通过PAN网络协调器以无线网络连接至ARM中央控制模块，所述的终端节点之间通过PAN网络协调器以无线网络连接，所述的ARM中央控制模块包括ARM9控制器、同步动态随机存储器和Flash存储器，所述的ARM9控制器分别与同步动态随机存储器和 Flash存储器连接，所述的以太网接口模块包括DM9000A以太网控制处理器、隔离变压器和RJ45接口，所述的DM9000A以太网控制处理器连接至ARM9控制器，所述的隔离变压器与所述的DM9000A以太网控制处理器连接，所述的RJ45接口与所述的隔离变压器连接。
2.根据权利要求1所述的ZigBee转以太网的转换装置，其特征在于：所述的传感器模块包括但不限于温度数字传感器、湿度数字传感器、红外探测器和烟感燃气探测传感器。
3.根据权利要求1所述的ZigBee转以太网的转换装置，其特征在于：所述的终端节点还包括与Atmega128A微控制器连接的脉冲宽度调制模块。
4.根据权利要求1所述的ZigBee转以太网的转换装置，其特征在于：所述的Atmega128A微控制器内部集成有数模转换器。
5.根据权利要求1所述的ZigBee转以太网的转换装置，其特征在于：所述的ARM9控制器为基于ARM920T内核的16/32位RISC处理器S3C2440A。
6.一种包括上述权利要求1-5任一所述的ZigBee转以太网的转换装置的远程监控系统，其特征在于：还包括一远程监控服务器，所述的远程监控服务器与所述的ZigBee转以太网的转换装置的RJ45接口连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN111432387A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-17 | Tcl移动通信科技（宁波）有限公司 | 多对多转接模块、多机无线通信系统及其通信方法 |
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| CN111432387B (zh) * | 2020-03-31 | 2024-01-23 | 河北世纪恒兴电子技术有限公司 | 多对多转接模块、多机无线通信系统及其通信方法 |
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