CN216599610U - 无线通信模块及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无线通信模块及系统。其中，该无线通信模块包括：无线通信芯片，用于实现无线网络通信；电子开关，与无线通信芯片连接，用于配置无线通信芯片与控制器进行通信的通信接口，其中，通信接口包括：串行外设接口和安全数字输入输出接口。本申请解决了由于目前WIFI芯片与MCU进行通讯只能通过SPI或SDIO其中一种接口进行通信，造成当MCU的SPI或者SDIO引脚资源被占用或者MCU仅支持SPI或者SDIO中的一种接口时针对该部分电路需要重新设计，造成开发成本高的技术问题。

Description

无线通信模块及系统

技术领域

本申请涉及无线通信领域，具体而言，涉及一种无线通信模块及系统。

背景技术

无线保真(Wireless Fidelity，WIFI)通讯作为一种无线通讯方式，目前可广泛应用于各种设备(如光伏逆变器)，用户可以使用手机、平板、电脑等便携式终端设备与逆变器进行通讯，进行数据指令的下发，运行状态的查询，故障信息的导出等。

WIFI芯片与微控制单元(Micro Control Unit，MCU)之间一般通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)或者安全数字输入输出(Secure Dightal Inputand Output，SDIO)接口进行通讯，通讯电路示意图如图1和2所示，其区别仅为通讯速率不同。

方案1：SPI接口一般由SPI_MOSI、SPI_CLK、SPI_NSS、SPI_MISO这4根信号线组成，将WIFI芯片的G接口配置引脚SPI_SDIO_CONFI通过R1电阻上拉至芯片的供电电源VCC时，即可选择工作于SPI模式，此时在芯片供电正常的情况下，即可实现MCU与WIFI芯片的SPI通讯数据交互，使WIFI电路正常工作。

方案2：SDIO接口一般由SD_CLK、SD_CMD、SD_DATA0、D_DATA1、D_DATA2、D_DATA3这6根信号线组成，将WIFI芯片的接口配置引脚SPI_SDIO_CONFIG通过电阻R2下拉至芯片供电GND时，即可选择工作于SDIO接口模式，此时在芯片供电正常的情况下，即可实现MCU与WIFI芯片的SDIO通讯数据交互，使WIFI电路正常工作。

以上两种方案的特点均是将所有的电路集成在同一块印制电路板(PrintedCircuit Board，PCB)上，采用电阻上下拉的方式来选择接口方式，故接口方式也被固定了下来。但如果单板上的其他电路或者芯片占用掉了MCU芯片的SPI或者SDIO引脚资源，又或者开发者选择了低成本的MCU芯片，其在接口资源上仅支持SPI或者SDIO中的某一种，在不同的项目产品开发时就需要对这部分进行重新考虑与设计，造成项目开发过程中的重复开发、浪费开发时间与成本。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种无线通信模块及系统，以至少解决由于目前WIFI芯片与MCU进行通讯只能通过SPI或SDIO其中一种接口进行通信，造成当MCU的SPI或者SDIO引脚资源被占用或者MCU仅支持SPI或者SDIO中的一种接口时针对该部分电路需要重新设计，造成开发成本高的技术问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种无线通信模块，包括：无线通信芯片，用于实现无线网络通信；电子开关，与无线通信芯片连接，用于配置无线通信芯片与控制器进行通信的通信接口，其中，通信接口包括：串行外设接口和安全数字输入输出接口。

可选地，电子开关，包括：第一电阻、第二电阻、电容以及可控半导体开关管，其中，第一电阻、第二电阻以及电容分别与可控半导体开关管连接；可控半导体开关管，与控制器和无线通信芯片连接，用于在控制器的控制下，配置无线通信芯片与控制器进行通信的通信接口。

可选地，可控半导体开关管包括以下开关管中的一种：三极管和场效应管。

可选地，可控半导体开关管为三极管，第一电阻的第一端与电源连接，第一电阻的第二端与三极管的集电极连接；三极管的发射极接地，并且与电容的第二端连接，三极管的集电极与无线通信芯片连接；电容的第一端与三极管的基极连接；三极管的基极与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与控制器连接；在控制器输出高电平的情况下，三极管工作在导通状态，配置无线通信芯片与控制器进行通信的通信接口为安全数字输入输出接口；在控制器输出低电平的情况下，三极管工作在截止状态，配置无线通信芯片与控制器进行通信的通信接口为串行外设接口。

可选地，可控半导体开关管为场效应管，第一电阻的第一端与电源连接，第一电阻的第二端与场效应管的漏极连接；场效应管的源极接地，并且与电容的第二端连接，场效应管的漏极与无线通信芯片连接；电容的第一端与场效应管的栅极连接；场效应管的栅极与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与控制器连接；在控制器输出高电平的情况下，场效应管工作在导通状态，配置无线通信芯片与控制器进行通信的通信接口为安全数字输入输出接口；在控制器输出低电平的情况下，场效应管工作在截止状态，配置无线通信芯片与控制器进行通信的通信接口为串行外设接口。

可选地，无线通信芯片，还包括：串行外设接口、安全数字输入输出接口以及通信模式配置接口，其中，串行外设接口，用于与控制器进行通信；安全数字输入输出接口，用于与控制器进行通信；通信模式配置接口，用于连接电子开关。

可选地，无线通信芯片，还包括：电源接口，用于连接供电电源。

可选地，无线通信芯片，还包括：射频天线。

可选地，无线通信模块，还包括：电路板，用于承载无线通信芯片和电子开关。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种无线通信系统，包括：无线通信模块，以及控制器，其中，无线通信模块，包括以上的无线通信模块；控制器，与无线通信模块连接，用于控制无线通信模块实现无线网络通信。

在本申请实施例中，采用一种无线通信模块，包括：无线通信芯片，用于实现无线网络通信；电子开关，与无线通信芯片连接，用于配置无线通信芯片与控制器进行通信的通信接口，其中，通信接口包括：串行外设接口和安全数字输入输出接口，通过增加可控电子开关，达到了通过软件控制开关的导通与关断即可选择所需要的接口方式的目的，从而实现了WIFI电路在硬件上同时兼容SPI和SDIO接口、WIFI电路模块化的技术效果，进而解决了由于目前WIFI芯片与MCU进行通讯只能通过SPI或SDIO其中一种接口进行通信，造成当MCU的SPI或者SDIO引脚资源被占用或者MCU仅支持SPI或者SDIO中的一种接口时针对该部分电路需要重新设计，造成开发成本高技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的一种SPI接口无线通信模块的示意图；

图2是根据相关技术的一种SDIO接口无线通信模块的示意图；

图3是根据本申请实施例的一种无线通信模块的结构框图；

图4是根据本申请实施例的一种无线通信模块的示意图；

图5是根据本申请实施例的一种无线通信模块的电路原理图；

图6是根据本申请实施例的一种无线通信系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图3是根据本申请实施例的一种无线通信模块的结构框图，如图3所示，该无线通信模块包括：

无线通信芯片30，用于实现无线网络通信；

根据本申请的一个可选的实施例，采用一种WIFI芯片作为无线通信芯片30，用于实现无线网络通信。

电子开关32，与无线通信芯片30连接，用于配置无线通信芯片30与控制器进行通信的通信接口，其中，通信接口包括：串行外设接口和安全数字输入输出接口；

根据本申请的一个可选的实施例，采用一种可控电子开关作为电子开关32，采用一种WIFI芯片作为无线通信芯片30，采用一种MCU作为控制器，串行外设接口采用SPI接口，安全数字输入输出接口采用SDIO接口。本实施例将SPI和SDIO接口兼容在一个独立PCB模块上，在接口模式的选择上不使用固定阻值的电阻进行上下拉，而是采用一个可控电子开关(如三极管、MOSFET等)实现，通过MCU软件控制电子开关的导通与关断，来配置WIFI芯片的SPI_SDIO_CONFIG引脚为高电平或者低电平，即可选择不同的模式，可以搭配不同的MCU单板来使用。该可控电子开关与WIFI芯片连接，用于配置WIFI芯片与MCU进行通信的通信接口，其中，通信接口包括：SPI接口和SDIO接口。

通过上述无线通信模块，通过增加可控电子开关，达到了通过软件控制开关的导通与关断即可选择所需要的接口方式的目的，从而实现了WIFI电路在硬件上同时兼容SPI和SDIO接口、WIFI电路模块化的技术效果。

根据本申请的一个可选的实施例，电子开关32，包括：第一电阻、第二电阻、电容以及可控半导体开关管，其中，第一电阻、第二电阻以及电容分别与可控半导体开关管连接；可控半导体开关管，与控制器和无线通信芯片30连接，用于在控制器的控制下，配置无线通信芯片30与控制器进行通信的通信接口。

第一电阻采用R1，第二电阻采用R2，电容采用C1，可控半导体开关管采用三极管Q1，可控电子开关采用SPI与SDIO模式选择电路。SPI与SDIO模式选择电路主要是由电阻R1、R2和电容C1以及可控半导体开关管Q1(如三极管、MOSFET等)组成，如图4所示。其中，R1、R2以及C1分别与Q1连接；Q1，与MCU和WIFI芯片连接，用于在MCU的控制下，配置WIFI芯片与MCU进行通信的通信接口。

本申请通过在WIFI电路上增加了可控电子开关(如三极管、MOS管)，通过软件控制开关的导通与关断即可选择所需要的接口方式，可以在硬件上同时兼容SPI和SDIO接口。

根据本申请的另一个可选的实施例，可控半导体开关管包括以下开关管中的一种：三极管和场效应管。

可控半导体开关管可以选择三极管或者场效应管。

根据本申请的一些可选的实施例中，可控半导体开关管为三极管，第一电阻的第一端与电源连接，第一电阻的第二端与三极管的集电极连接；三极管的发射极接地，并且与电容的第二端连接，三极管的集电极与无线通信芯片30连接；电容的第一端与三极管的基极连接；三极管的基极与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与控制器连接；在控制器输出高电平的情况下，三极管工作在导通状态，配置无线通信芯片30与控制器进行通信的通信接口为安全数字输入输出接口；在控制器输出低电平的情况下，三极管工作在截止状态，配置无线通信芯片30与控制器进行通信的通信接口为串行外设接口。

如图4所示，可控半导体开关管为三极管Q1，第一电阻R1的第一端与电源VCC连接，第一电阻R1的第二端与三极管Q1的集电极连接；三极管Q1的发射极接地，并且与电容C1的第二端连接，三极管Q1的集电极与WIFI芯片连接；电容C1的第一端与三极管Q1的基极连接；三极管Q1的基极与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与MCU连接；当软件控制MCU的通用输入输出端口(General-purpose input/output，GPIO)输出高电平，使三极管Q1工作在饱和导通状态，模式选择引脚被拉低，WIFI芯片与MCU之间默认为SDIO通讯方式；当软件控制MCU的GPIO端口输出低电平，此时三极管Q1截止，模式选择引脚被拉高，WIFI芯片与MCU之间默认为SPI通讯方式。

根据本申请的另一些可选的实施例中，可控半导体开关管为场效应管，第一电阻的第一端与电源连接，第一电阻的第二端与场效应管的漏极连接；场效应管的源极接地，并且与电容的第二端连接，场效应管的漏极与无线通信芯片30连接；电容的第一端与场效应管的栅极连接；场效应管的栅极与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与控制器连接；在控制器输出高电平的情况下，场效应管工作在导通状态，配置无线通信芯片30与控制器进行通信的通信接口为安全数字输入输出接口；在控制器输出低电平的情况下，场效应管工作在截止状态，配置无线通信芯片30与控制器进行通信的通信接口为串行外设接口。

当可控半导体开关管为场效应管时，与可控半导体开关管为三极管的功能类似。此时，场效应管的栅极相当于三极管的基极，场效应管的漏极相当于三极管的集电极，场效应管的源极相当于三极管的发射极。

根据本申请的一个可选的实施例，无线通信芯片30，还包括：串行外设接口、安全数字输入输出接口以及通信模式配置接口，其中，串行外设接口，用于与控制器进行通信；安全数字输入输出接口，用于与控制器进行通信；通信模式配置接口，用于连接电子开关32。

如图4所示，通信模式配置接口为SPI_SDIO_CONFIG接口，该WIFI芯片还包括：SPI接口、SDIO接口以及SPI_SDIO_CONFIG接口，其中，SPI接口，用于与MCU进行通信；SDIO接口，用于与MCU进行通信；SPI_SDIO_CONFIG接口，用于连接可控电子开关。故该通用模块应该同时具备以下接口：①SPI信号接口；②SDIO信号接口；③SPI与SDIO模式选择接口；即可以实现在硬件上同时兼容SPI和SDIO两种接口方式。

根据本申请的另一个可选的实施例，无线通信芯片30，还包括：电源接口，用于连接供电电源。

如图4所示，电源接口即WIFI芯片(模组)供电接口，WIFI芯片还包括：电源接口，用于连接供电电源。该通用模块还具备以下接口：WIFI芯片(模组)供电接口。

根据本申请的一些可选的实施例中，无线通信芯片30，还包括：射频天线。

该WIFI芯片还包括射频天线。WIFI天线首要的功用在于变换传达介质中(通常是空气介质)辐射电磁波能量与收发机所送出或收到的能量。在能量变换的过程中，会出现有收发机与WIFI天线及WIFI天线与传达介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中，WIFI天线有必要依照这两个接口的特性来做恰当的计划，以使得收发机、WIFI天线以及传达介质之间构成一个连续的能量传输路径，如此便可以顺利的将发射机的能量籍由接纳WIFI天线将辐射电磁波的能量传送到接纳机端。

根据本申请的另一些可选的实施例，无线通信模块，还包括：电路板，用于承载无线通信芯片30和电子开关32。

电路板采用一种PCB板，该无线通信模块还包括：PCB板，用于承载WIFI芯片和可控电子开关。本申请将SPI接口信号、SDIO接口信号、WIFI芯片的电源信号和SPI与SDIO模式选择信号通过PCB走线引出到模块的排母上。

图5为该无线通信模块的电路原理图，如图5所示。J1为该模块的排母；U1为该模块的WIFI芯片，与可控电子开关相连接。本申请的WIFI电路采用模块化的设计，通过软件控制即可实现接口方式的选择，可以适配各种MCU单板，具有较好的通用性。

本申请设计了一种可以同时兼容SPI和SDIO接口的WIFI模块，在针对不同项目开发时只需要根据设计者的需求通过软件控制选择需要的接口方式，即可适配各种不同的单板。与一般的方案不同的是，在WIFI电路上增加了可控电子开关(如三极管、MOS管)，通过软件控制开关的导通与关断即可选择所需要的接口方式，可以在硬件上同时兼容SPI和SDIO接口；同时WIFI电路采用模块化的设计，可以适配不同的单板，避免了后续其他产品WIFI功能的重复开发，节省了开发周期与成本。

图6是根据本申请实施例的一种无线通信系统的结构框图，如图6所示，该无线通信系统包括：

无线通信模块60，包括以上的无线通信模块；

控制器62，与无线通信模块60连接，用于控制无线通信模块60实现无线网络通信；

控制器62采用MCU。该无线通信系统包括：无线通信模块60和MCU，其中，无线通信模块60，包括以上的无线通信模块；MCU，与无线通信模块60连接，用于控制无线通信模块60实现无线网络通信。

本电路方案可以实现在硬件上同时兼容SPI和SDIO两种接口，只需要采用软件控制即可实现接口方式的选择；采用模块化的设计，采用软件控制即可实现接口方式的选择，可以适配各种MCU单板，具有较好的通用性。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线通信模块，其特征在于，包括：

无线通信芯片，用于实现无线网络通信；

电子开关，与所述无线通信芯片连接，用于配置所述无线通信芯片与控制器进行通信的通信接口，其中，所述通信接口包括：串行外设接口和安全数字输入输出接口。

2.根据权利要求1所述的无线通信模块，其特征在于，所述电子开关，包括：第一电阻、第二电阻、电容以及可控半导体开关管，其中，

所述第一电阻、所述第二电阻以及所述电容分别与所述可控半导体开关管连接；

所述可控半导体开关管，与所述控制器和所述无线通信芯片连接，用于在所述控制器的控制下，配置所述无线通信芯片与所述控制器进行通信的所述通信接口。

3.根据权利要求2所述的无线通信模块，其特征在于，所述可控半导体开关管包括以下开关管中的一种：三极管和场效应管。

4.根据权利要求2所述的无线通信模块，其特征在于，所述可控半导体开关管为三极管，

所述第一电阻的第一端与电源连接，所述第一电阻的第二端与所述三极管的集电极连接；

所述三极管的发射极接地，并且与所述电容的第二端连接，所述三极管的集电极与所述无线通信芯片连接；

所述电容的第一端与所述三极管的基极连接；

所述三极管的基极与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述控制器连接；在所述控制器输出高电平的情况下，所述三极管工作在导通状态，配置所述无线通信芯片与所述控制器进行通信的所述通信接口为所述安全数字输入输出接口；在所述控制器输出低电平的情况下，所述三极管工作在截止状态，配置所述无线通信芯片与所述控制器进行通信的所述通信接口为所述串行外设接口。

5.根据权利要求2所述的无线通信模块，其特征在于，所述可控半导体开关管为场效应管，

所述第一电阻的第一端与电源连接，所述第一电阻的第二端与所述场效应管的漏极连接；

所述场效应管的源极接地，并且与所述电容的第二端连接，所述场效应管的漏极与所述无线通信芯片连接；

所述电容的第一端与所述场效应管的栅极连接；

所述场效应管的栅极与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述控制器连接；在所述控制器输出高电平的情况下，所述场效应管工作在导通状态，配置所述无线通信芯片与所述控制器进行通信的所述通信接口为所述安全数字输入输出接口；在所述控制器输出低电平的情况下，所述场效应管工作在截止状态，配置所述无线通信芯片与所述控制器进行通信的所述通信接口为所述串行外设接口。

6.根据权利要求1所述的无线通信模块，其特征在于，所述无线通信芯片，还包括：所述串行外设接口、所述安全数字输入输出接口以及通信模式配置接口，其中，

所述串行外设接口，用于与所述控制器进行通信；

所述安全数字输入输出接口，用于与所述控制器进行通信；

所述通信模式配置接口，用于连接所述电子开关。

7.根据权利要求1所述的无线通信模块，其特征在于，所述无线通信芯片，还包括：电源接口，用于连接供电电源。

8.根据权利要求1所述的无线通信模块，其特征在于，所述无线通信芯片，还包括：射频天线。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的无线通信模块，其特征在于，所述无线通信模块，还包括：电路板，用于承载所述无线通信芯片和所述电子开关。

10.一种无线通信系统，其特征在于，包括：无线通信模块，以及控制器，其中，

所述无线通信模块，包括权利要求1至9中任意一项所述的无线通信模块；

所述控制器，与所述无线通信模块连接，用于控制所述无线通信模块实现无线网络通信。

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