CN2603582Y - 无线数据通迅卡 - Google Patents
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Abstract
一种无线数据通讯卡,由单片机单元1、无线通信模块单元2、通信接口单元3、电源模块单元4、FLASH存储单元5、时钟芯片单元6、电平转换单元7构成。该卡利用嵌入式软件技术构建通用无线数据通信平台,完全实现了TCP/IP协议,能够为Internet无线访问、无线数据传输、短消息服务等提供强大支持;能够满足企业、家庭、个人等在日常生产和生活当中对于数字信息交换的需求,弥补了目前的各种有线、无线、微波、卫星等通信手段的缺陷。
Description
技术领域
本实用新型属于通讯技术领域,特别涉及一种基于GPRS或CDMA的无线数据通讯卡。
背景技术
在数据通讯技术领域,目前有很多成型的技术,如有线数据传输,微波技术、无线局域网和卫星通讯等,这些技术目前普遍存在着成本过高,受地域或距离限制等因素约束,在实际应用过程中得不到很好的推广。
有线数据传输技术需要租用电信部门的专用线路,运营成本高,而且受到地域范围的限制,特别是在一些偏远地区和恶劣的地理环境下,有线数据网络根本覆盖不到,就无法采用有线数据传输。
微波通讯技术在实际使用中需要建微波通讯发射站,微波通讯设备相当昂贵,投资太大,而且微波通讯还受通讯频段的限制,不适合于一些中小型的无线数据传输系统。
无线局域网的覆盖面积受到地域的限制,一般只能在城域建设自己的无线局域网,投资也比较大。
卫星数据传输技术由于相关设备体积过大,设备、服务过于昂贵,以及当前的需求低迷等因素,卫星数据传输业已经陷入低潮,不适合于发展管理方便、灵活而且运营费用低廉的无线数据传输系统。
而基于GPRS技术的无线分组数据传输技术,目前只有GPRS无线Modem产品,该产品在实际使用过程中需要借助于电脑来接入到Internet网络,进行数据传输,不能独立使用进行数据传输。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于GPRS或CDMA的无线通讯卡。该卡可以不依附于任何PC设备独立的完成数据传输工作,并由卡上的嵌入式软件对该卡进行管理。该卡必须能够解决以下三方面的问题:
1.远程实时监控:针对人工监控成本过高、人工无法现场监控、有线数据传输成本过高、有线网络无法覆盖的地质、水文、能源、交通、气象、电力、环保等无人值守站点的数据传输。
2.移动目标定位:结合GPS和GIS技术,对需要实时监控的银行、邮政、海关、公交、运输、物流、政府、公安等部门的移动目标进行定位、跟踪、调度、监控,解决电台、短消息等通讯方式无法满足的实时性要求。
3.在线交易:与传统的POS相结合,方便信用卡持卡人在酒店、宾馆、商场、自动售货机等消费场所进行消费结算,不仅可以降低交易成本,而且可以大大提升服务形象。
本实用新型包括单片机单元、无线通信模块单元、通信接口单元、电源模块单元、FLASH存储单元、时钟芯片单元、电平转换单元;单片机单元通过其串口连接无线通信模块单元和通信接口单元,通信接口单元上还设有连接外部设备的通信接口。单片机单元通过其I/O接口连接FLASH存储单元、时钟芯片单元、电平转换单元,电平转换单元还与外围端口电路匹配连接;电源单元的输出端连接各电路单元电源输入端。
本实用新型的单片机单元包括单片机芯片、复位电路、时钟电路和在线仿真/程序下载接口;复位电路的RST端匹配连接单片机芯片所定义的同名端,时钟电路的XIAL1和XIAL2端匹配连接单片机芯片所定义的同名端,在线仿真/程序下载接口的TCK、TMS、TDO、TDI匹配连接单片机芯片所定义的同名端。
无线通信模块单元可由GPRS模块或CDMA模块及其外围电路匹配连接构成。本实用新型的无线通信模块单元包括GPRS模块、复位驱动电路和外接弹拉式SIM卡座;单片机芯片上所定义的I/O端口的GPRS_LED引脚匹配连接GPRS模块的RST复位端,单片机芯片串口的I/O端匹配连接GPRS模块的I/O端,外接弹拉式SIM卡座的I/O端口与GPRS模块上的SIMDATA接口匹配连接。
通讯接口单元可由RS232接口或RS485接口或RS422接口或MDB接口或CAN总线接口构成。本实用新型的通讯接口单元由MDB接口构成;该接口与MDB总线之间通过光耦合电路匹配连接。
本实用新型在实际工作时,单片机内的嵌入式系统,首先进行相关的初始化,然后建立两个通信链路:其中一个链路称为“链路A”该链路由单片机的串口同外部设备的数据通信接口连接完成,完成同数据源设备的双向数据通信。另一个链路称为“链路B”该链路由单片机的串口同无线通信模块的数据接口匹配连接,完成同后台主机的双向数据通信。链路A的通信协议可以为RS232、RS485、MDB、RS422、CAN总线协议。链路B上的无线通信模块支持的无线网络平台为GPRS、CDMA,链路B的通信协议为PPP协议,单片机在此协议的基础上收发IP协议数据包。基于以上两个通信链路,单片机能够将数据源的数据上传到后台主机,也可以将后台主机的数据信息传递给数据源设备。
本实用新型利用嵌入式软件技术构建的通用无线数据通信平台,完全实现了TCP/IP协议,能够为Internet无线访问、无线数据传输、短消息服务等提供强大支持;能够满足企业、家庭、个人等在日常生产和生活当中对于数字信息交换的需求,弥补了目前的各种有线、无线、微波、卫星等通信手段的缺陷,推动信息技术的应用在各行各业的加速发展,为信息化带动工业化加油助力。本实用新型具有如下特点:
1.标准开放的接口:本实用新型可以通过RS232接口或RS485接口或RS422接口或MDB接口或CAN总线同数据源进行数据交换和通信握手;可以与多种标准测控设备进行挂接。
2.掉线自动重拨功能:当由于网络原因使得通信链路中断时,本实用新型能够及时感知,并且能够自动重新挂接网络。保证了通信渠道的永远在线连接。
3.数据存储转发功能:本实用新型为数据源开放了最高级的中断响应,及时接收数据源发来的设备采样运行数据,先将接收来的数据进行缓存,无线发送进程按照数据存储的先后顺序依次进行发送,由此保证了数据源数据的完整性和连续性。即使上端的服务器由于特种原因不能接收下端数据,本实用新型自带的存储器也能够将数据源发来的数据进行永久性存储,存储容量可达64Kbytes以上,避免了数据源数据的丢失。保证了通信数据万无一失。
4.嵌入式软件:本实用新型的嵌入式软件能够根据实际需求对数据源数据进行定制和过滤,使得一些逻辑运算能够在下游进行,对上传信息进行优化传输,减少了网络传输流量,降低了网络传输费用。
6.加密认证算法:独创的DES加密认证算法,保证了数据传输的安全性和可靠性。本实用新型首先将数据源的数据进行加密,然后将加密后的数据进行Mac运算,将加载Mac的数据进行打包上传,控制中心将收到的数据进行解析,按照双方约定的算法将收到的数据求出Mac值,同收到的数据包的Mac进行比较,如果Mac值不相同,则认为是非法数据而不做处理。该种处理机制可以避免系统的非法入侵者对系统正常数据的干扰。
7.握手回应确认机制:上端通信接收软件同本实用新型的握手回应确认机制可以进一步保证传输的数据不会丢失,本实用新型向中心发送完数据包以后,会等待中心发回应答信息,如果在约定的时间内没有受到回应,则认为上端没有收到数据包,然后会将最近发出的数据包重新发送一次,直到收到中心的回应为止。
8.无线公网为传输载体:本实用新型以GPRS或CDMA无线公网为传输载体,内嵌TCP/IP协议,进行基于IP协议的网络数据传输,不需企业进行无线网络平台搭建的投入。使用过程中也无需花费对无线网络维护方面的投入。网络链路可以达到近百K的网络带宽,足以满足通信容量的需求。
附图说明
附图1为本实用新型实施例的电路原理框图
附图2为本实用新型实施例的电路原理图
附图3为本实用新型实施例的单片机单元原理图
附图4为本实用新型实施例的WAVECOM单元原理图
附图5为本实用新型实施例的MDB接口单元原理图
附图6为本实用新型实施例的FLASH存储单元原理图
附图7为本实用新型实施例的时钟芯片单元原理图
附图8为本实用新型实施例的电平转换单元原理图
附图9为本实用新型实施例的主流程图
附图10为本实用新型实施例的单片机初始化流程图
附图11为本实用新型实施例的系统初始化流程图
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型的实施例进行说明:
参考附图1、2,本实用新型实施例包括单片机单元1、无线通信模块单元2、通信接口单元3、电源模块单元4、FLASH存储单元5、时钟芯片单元6、电平转换单元7;单片机单元1通过其串口连接无线通信模块单元和通信接口单元,通信接口单元上还设有连接外部设备的通信接口。单片机单元1通过其I/O接口连接FLASH存储单元5、时钟芯片单元6、电平转换单元7,电平转换单元7还与外围端口电路匹配连接;电源单元4的输出端连接各电路单元电源输入端。
本实用新型实施例的单片机单元1包括单片机芯片、复位电路、时钟电路和在线仿真/程序下载接口;复位电路的RST端匹配连接单片机芯片所定义的同名端,时钟电路的XIAL1和XIAL2端匹配连接单片机芯片所定义的同名端,在线仿真/程序下载接口的TCK、TMS、TDO、TDI匹配连接单片机芯片所定义的同名端。
本实用新型实施例的无线通信模块单元2包括GPRS模块、复位驱动电路和外接弹拉式SIM卡座;单片机芯片上所定义的I/O端口的GPRS_LED引脚匹配连接GPRS模块的RST复位端,单片机芯片串口的I/O端匹配连接GPRS模块的I/O端,外接弹拉式SIM卡座的I/O端口与GPRS模块上的SIMDATA接口匹配连接。
本实用新型实施例的通讯接口单元3由MDB接口构成;该接口与MDB总线之间通过光耦合电路匹配连接。本实用新型实施例的主要元器件为:单片机:C8051F023WAVECOM:WMO2D(GPRS)电源模块:HZD05-24S05JFLASH:SST39VF512-70时钟芯片:DS12C887弹拉式SIM卡座molex 91228,91236
参考附图3,本实用新型实施例选取了美国CYGNAL公司的C8051F023芯片。由S1、R1、R2、C1、C15组成的是单片机的复位电路,由Y1、C30、C31组成的是单片机的时钟电路,采用的是18.432MHz的主频。JTAG1为单片机的JTAG在线仿真/程序下载接口。
单片机P0口、P1口、P2口、P3口管脚分配表如下:
管脚 | 网络标号 | 备注 |
P0.0 | WAVECOM_RXD | 单片机的TXD0,接WAVECOM模块的串行输入 |
P0.1 | WAVECOM_TXD | 单片机的RXD0,接WAVECOM模块的串行输出 |
P0.2 | MASTER_RECEIVE | 单片机的TXD1,接MDB总线的VMC串行输入 |
P0.3 | MASTER_TRANSMIT | 单片机的RXD1,接MDB总线的VMC串行输出 |
P0.4 | RXD2/RXD2_232 | 单片机的RXD2,接串口(PORT1)的串行输入 |
P0.5 | ALE | 单片机地址锁存信号 |
P0.6 | RD | 单片机读信号 |
P0.7 | WR | 单片机写信号 |
P1.0 | INT_ALARM | 单片机的/INT0,接时钟芯片的/IRQ中断输出(1Hz) |
P1.1 | INT_COUNTER | 单片机的/INT1,接时钟芯片的SQW方波输出(2Hz) |
P1.2 | TXD2 | 单片机的TXD2,接串口(PORT1)的串行输出 |
P1.3 | BUTTON_CARGO | 用户中断输入,用于填充货物中断(暂无效) |
P1.4 | BUTTON_DOOR | 用户中断输入,用于开门中断(暂无效) |
P1.5 | BUTTON_CLEAR | 用户中断输入,用于清除报警中断(暂无效) |
P1.6 | GPRS_LED | 低电平时:LED2(绿灯)亮,WAVECOM复位 |
P1.7 | CS_RTC | 片选脚:低电平选通时钟芯片,高电平选通FLASH |
P2.0 | A8 | 高位地址线8 |
P2.1 | A9 | 高位地址线9 |
P2.2 | A10 | 高位地址线10 |
P2.3 | A11 | 高位地址线11 |
P2.4 | A12 | 高位地址线12 |
P2.5 | A13 | 高位地址线13 |
P2.6 | A14 | 高位地址线14 |
P2.7 | A15 | 高位地址线15 |
P3.0 | AD0 | 数据/低位地址0 |
P3.1 | AD1 | 数据/低位地址1 |
P3.2 | AD2 | 数据/低位地址2 |
P3.3 | AD3 | 数据/低位地址3 |
P3.4 | AD4 | 数据/低位地址4 |
P3.5 | AD5 | 数据/低位地址5 |
P3.6 | AD6 | 数据/低位地址6 |
P3.7 | AD7 | 数据/低位地址7 |
表1 单片机管脚分配
参考附图4,本实用新型实施例GPRS模块采用的是WAVECOM公司的WISMO2D模块。如图,GPRS_LED经反相器和三极管驱动后接至WAVECOM模块的RST复位脚,当GPRS_LED为低电平时WAVECOM模块软件强制复位。WAVECOM模块的第52脚(STATE)经三极管驱动后接LED1,用于指示WAVECOM的工作状态。LED1(红灯)常亮表示GPRS网络未注册,周期闪烁表示GPRS网络已注册、工作正常。
因单片机串口没有流量控制,故将WAVECOM模块的流量控制线交叉连接:RS232_RTS(30脚)与RS232_CTS(37脚)相连,RS232_DTR(34脚)与RS232_DSR(36脚)相连。SIMCARD为WAVECOM模块的外接弹拉式SIM卡座,方便SIM卡的取放。
参考附图5,本实用新型实施例MDB硬件接口部分的作用是通过光耦方式与外部设备控制器的MDB总线相连,从而实现单片机与外部设备控制器的数据交换。如图,MDB总线的第5线(VMC串行输出)经光耦(4N25)后,由R13(1K电阻)上拉,接至单片机串口1的RXD1(P0.3脚)。单片机串口1的串行输出(TXD1)经两次反相后接至光耦的反相输入端,光耦的输出脚接MDB总线的第4线(VMC串行输入)。MDB总线的第1线接电源模块的输入端,为本通信模块提供电源。MDB总线的第2线和第6线接地,第3线空闲。
参考附图6,本实用新型实施例采用64K×8的FLASH芯片SST39VF512-70作为数据存储器。此芯片可以进行100000次擦写,断电后可靠保存数据100年,工作温度为-55℃~+125℃。如图,FLASH芯片(SST39VF512)的片选为CS_FLASH,是由CS_RTC(单片机P1.7脚)进行反相得到的,故同一时刻时钟芯片和FLASH只有一个器件被选中。U4(74HC373)为FLASH提供锁存后的低八位地址线。
参考附图7,本实用新型实施例采用DALLAS公司的DS12C887时钟芯片。DS12C887芯片的晶体振荡器、振荡电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片的上方,组成一个加厚的集成电路模块。电路通电时其充电电路便自动对可充电电池充电,充足一次电可供芯片时钟运行半年之久,正常工作时可保证时钟数据十年内不会丢失。如图,时钟芯片的MOT脚接地,选择的工作模式为INTEL总线模式。AS、DS、R/W分别与单片机的ALE、RD和WR连接。通过软件编程,SQW管脚输出2Hz的方波,作为单片机的外部中断1用于控制信息数据帧的定时发送;/IRQ每1秒产生一次中断,作为单片机的外部中断0用于控制链路测试帧的定时发送。该时钟芯片的日期、时间信息可以由计算机端的参数配置软件进行在线校准。
参考附图8,本实用新型实施例由MAX3232组成的电平转换电路主要完成对WAVECOM串口和单片机串口2的RS232电平转换。电平转换部分的作用有两个。一是将单片机的串口2经RS232电平转换与计算机的串口相连,用于实现对单片机软件内系统参数修改功能及其它复用数据传输功能;二是将单片机的串口0经RS232电平转换与计算机的串口相连,用于实现对单片机程序运行进行监视。
参考附图9、10、11,本实用新型实施例在实际工作时,单片机内的嵌入式系统,首先进行相关的初始化,然后建立两个通信链路:其中一个链路称为“链路A”该链路由单片机的串口同外部设备的数据通信接口连接完成,完成同数据源设备的双向数据通信。另一个链路称为“链路B”该链路由单片机的串口同无线通信模块的数据接口匹配连接,完成同后台主机的双向数据通信。链路A的通信协议可以为RS232、RS485、MDB、RS422、CAN总线协议。链路B上的无线通信模块支持的无线网络平台为GPRS、CDMA,链路B的通信协议为PPP协议,单片机在此协议的基础上收发IP协议数据包。基于以上两个通信链路,单片机能够将数据源的数据上传到后台主机,也可以将后台主机的数据信息传递给数据源设备。
Claims (7)
1.一种无线数据通讯卡,其特征在于:包括单片机单元(1)、无线通信模块单元(2)、通信接口单元(3);单片机单元(1)通过其串口连接无线通信模块单元和通信接口单元,通信接口单元上还设有连接外部设备的通信接口。
2.根据权利要求1所述的无线数据通讯卡,其特征在于:还包括电源模块单元(4)、FLASH存储单元(5)、时钟芯片单元(6)、电平转换单元(7);单片机单元(1)通过其I/O接口连接FLASH存储单元(5)、时钟芯片单元(6)、电平转换单元(7),电平转换单元(7)还与外围端口电路匹配连接;电源单元(4)的输出端连接各电路单元电源输入端。
3.根据权利要求1或2所述的无线数据通讯卡,其特征在于:所述的单片机单元(1)包括单片机芯片、复位电路、时钟电路和在线仿真/程序下载接口;复位电路的RST端匹配连接单片机芯片所定义的同名端,时钟电路的XIAL1和XIAL2端匹配连接单片机芯片所定义的同名端,在线仿真/程序下载接口的TCK、TMS、TDO、TDI匹配连接单片机芯片所定义的同名端。
4.根据权利要求1所述的无线数据通讯卡,其特征在于:所述的无线通信模块单元(2)由GPRS模块或CDMA模块及其外围电路匹配连接构成。
5.根据权利要求4所述的无线数据通讯卡,其特征在于:所述的无线通信模块单元(2)包括GPRS模块、复位驱动电路和外接弹拉式SIM卡座;单片机芯片上所定义的I/O端口的GPRS_LED引脚匹配连接GPRS模块的RST复位端,单片机芯片串口的I/O端匹配连接GPRS模块的I/O端,外接弹拉式SIM卡座的I/O端口与GPRS模块上的SIMDATA接口匹配连接。
6.根据权利要求1所述的无线数据通讯卡,其特征在于:所述的通讯接口单元(3)由RS232接口或RS485接口或RS422接口或MDB接口或CAN总线接口构成。
7.根据权利要求6所述的无线数据通讯卡,其特征在于:所述的通讯接口单元(3)由MDB接口构成;该接口与MDB总线之间通过光耦合电路匹配连接。
Priority Applications (1)
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CN 03216049 CN2603582Y (zh) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 无线数据通迅卡 |
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Publications (1)
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- 2003-03-31 CN CN 03216049 patent/CN2603582Y/zh not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |