專利名稱：窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其是適用于小范圍、低成本、窄帶數(shù)據(jù)采集、控制及傳輸?shù)恼瓗е行》秶鸁o線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，普遍的2.4G無線組網(wǎng)方案為采用藍(lán)牙、wifi和zigbee。藍(lán)牙適合于短距離無線數(shù)據(jù)交換，普遍使用于手機，耳機以及鼠標(biāo)等設(shè)備中。wifi適合于高速無線接入網(wǎng)，在無線局域網(wǎng)普遍使用。zigbee則適合于工業(yè)控制向無線組網(wǎng)發(fā)展。雖然，上述三種無線組網(wǎng)方案都有成文的規(guī)范進(jìn)行參考和穩(wěn)定的無線模塊進(jìn)行開發(fā)，采用難度較小，但由于組網(wǎng)的總體設(shè)備成本較高、功耗較大，對于低端市場和窄帶數(shù)據(jù)無線組網(wǎng)而言并不是理想的解決方案。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對以上所述2.4G無線通信組網(wǎng)方案在低端市場和窄帶數(shù)據(jù)無線組網(wǎng)方面的不足之處，采用2.4G NRF24L01模塊和自定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)無線組網(wǎng)的窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在完全滿足無線組網(wǎng)要求的前提下，以克服藍(lán)牙、wifi和zigbee等無線組網(wǎng)方案成本高、功耗大的缺點。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是這樣實現(xiàn)的:窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括終端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，所述終端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器內(nèi)均設(shè)置2.4G nRF24L01無線模塊，終端與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過 內(nèi)設(shè)的2.4G nRF24L01無線模塊進(jìn)行無線通信?？梢酝ㄟ^處理單元對2.4GnRF24L01無線模塊進(jìn)行配置和實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，同時將數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議在硬件底層表達(dá)；通過自定義通信協(xié)議，實現(xiàn)一個穩(wěn)定的一主多從的星形網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以滿足小范圍、多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集的需要。所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)置的2.4G nRF24L01無線模塊優(yōu)選NRF24L01P+PA+LNA無線模塊，以克服不帶天線時無線通訊距離有限，錯誤率高的缺陷，同時便于組建星形網(wǎng)絡(luò)。所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的2.4G nRF24L01無線模塊設(shè)置在USB設(shè)備內(nèi)，USB設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過USB接口連接，所述USB設(shè)備內(nèi)還設(shè)置加密模塊。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器采用處理單元與2.4G nRF24L01無線模塊連接，處理單元上采用配置成USB HID設(shè)備的方式與計算機進(jìn)行通信，從而實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的便攜接入和免驅(qū)動安裝等特點；另外借助USB技術(shù)即插即用的特點，使無線網(wǎng)絡(luò)具有便攜組建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的特點，并能通過上位機實現(xiàn)將設(shè)備網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信控制。本實用新型是針對于手機防盜器的網(wǎng)絡(luò)版設(shè)計的，具體要求實現(xiàn)命令傳輸，配置傳輸，文件傳輸及設(shè)備報警上傳四大基本功能；網(wǎng)絡(luò)層面上需要實現(xiàn)少量的數(shù)據(jù)雙向傳輸，50-100m范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，小設(shè)備數(shù)額的無線網(wǎng)絡(luò)組建功能。考慮到產(chǎn)品的需求，無線組網(wǎng)方案摒棄了藍(lán)牙，wifi, zigbee等2.4G經(jīng)典無線網(wǎng)絡(luò)方案，而采用“基于2.4GNRF24L01模塊+自定義無線組網(wǎng)協(xié)議”來實現(xiàn)，克服以上方案設(shè)備成本高、功耗大的劣勢。[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有如下優(yōu)點:1.通過低成本的2.4G nRF24L01無線模塊組網(wǎng)，建立的無線網(wǎng)絡(luò)成本大大降低，且由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為自定義協(xié)議，具有良好的裁剪功能，開發(fā)人員在考慮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時候能夠更好的實現(xiàn)與目標(biāo)產(chǎn)品的良好匹配。2.使用USB HID設(shè)備接口技術(shù)為星形網(wǎng)絡(luò)與PC機提供連接接口，使網(wǎng)絡(luò)組建時具有即插即用的優(yōu)點，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端的USB接口獲得設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，與互聯(lián)網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行通信與控制。

圖1為本實用新型窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組網(wǎng)框架圖；圖2為本實用新型窄帶中 小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的IP規(guī)劃圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述說明。窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如圖1所示，其包括終端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，所述終端內(nèi)設(shè)置2.4G nRF24L01無線模塊，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器也設(shè)置2.4G nRF24L01無線模塊，終端與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過內(nèi)設(shè)的2.4G nRF24L01無線模塊進(jìn)行無線通信。通過處理單元對2.4GnRF24L01無線模塊進(jìn)行配置和實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議在硬件底層表達(dá)；通過自定義通信協(xié)議，實現(xiàn)一個穩(wěn)定的一主多從的星形網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以滿足小范圍、多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集的需要。所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)置的2.4G nRF24L01無線模塊優(yōu)選NRF24L01P+PA+LNA無線模塊，借此克服不帶天線時無線通訊距離有限，錯誤率高的缺陷，同時便于組建星形網(wǎng)絡(luò)。所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的2.4G nRF24L01無線模塊設(shè)置在USB設(shè)備內(nèi)，所述USB設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過USB接口連接，在所述USB設(shè)備內(nèi)還設(shè)置加密模塊，使其有網(wǎng)絡(luò)加密功能。所述加密模塊可以是加密鎖(加密狗)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器采用處理單元與2.4G nRF24L01無線模塊連接，處理單元上采用配置成USB HID設(shè)備的方式與計算機進(jìn)行通信，從而實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的便攜接入和免驅(qū)動安裝等特點；另外借助USB技術(shù)的即插即用的特點，使無線網(wǎng)絡(luò)具有便攜組建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的特點，并能通過上位機實現(xiàn)將設(shè)備網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信控制。本實用新型使用的2.4G nRF24L01無線模塊工作在2.4G全球開放ISM頻段，免許可證使用，采用GFSK調(diào)制，最高工作頻率2Mbps，具有傳輸穩(wěn)定，抗干擾強的性能。另外，
2.4G nRF24L01無線模塊提供SPI接口，可以方便的與低速處理單元連接，便于開發(fā)。USB設(shè)備端采用STM32芯片為處理單元，其中加密鎖端采用新唐120芯片，僅需提供片內(nèi)SPI功能引腳3根和GPIO功能引腳3根便可以實現(xiàn)對無線模塊的良好控制。本實用新型方案基于NRF24L01模塊的特性組建網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議部分。根據(jù)NRF24L01模塊的傳輸特點，將模塊通道O中的5個字節(jié)的有效地址的前3字節(jié)作為網(wǎng)絡(luò)的邏輯劃分，用以避免相鄰網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的重疊和干擾。另外2個字節(jié)，分別用以區(qū)分網(wǎng)絡(luò)所屬功能和區(qū)分設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)功能分為四個基本傳輸方式，分別賦予四種不同的邏輯通道，可以避免設(shè)備不同功能操作時所可能發(fā)生的誤操作。設(shè)備地址規(guī)劃中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器采用固定地址，終端采用由設(shè)備O逐次遞加的方式設(shè)定地址，以期具有良好的可擴(kuò)展性和便易編程的優(yōu)點。在數(shù)據(jù)傳輸方面，根據(jù)NRF24L01模塊的傳輸特點，數(shù)據(jù)傳輸僅進(jìn)行點對點的傳輸，且邏輯上每次通信僅存在一個通信節(jié)點。無線傳輸組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃如圖2所示。本實用新型將網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點與USB技術(shù)結(jié)合，采用新唐120單芯片方案，設(shè)計了USB無線加密狗，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備即插即用，便攜組建無線局域網(wǎng)。USB無線加密狗采用新唐120芯片內(nèi)置的SPI功能控制無線模塊NRF24L01，采用芯片內(nèi)置的USB控制器編程實現(xiàn)將設(shè)備模擬為USB HID設(shè)備，從而保證了即插即拔和免驅(qū)動安裝的產(chǎn)品特性。USB HID設(shè)備傳輸屬慢速USB設(shè)備，但在本實用新型的無線網(wǎng)絡(luò)中完全可以承擔(dān)數(shù)據(jù)的傳輸。并且其具有開發(fā)方便，傳輸穩(wěn)定的良好優(yōu)點。并且與上位機軟件具有良好的接口和穩(wěn)定的傳輸，可以將無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)便捷的提供給上位機軟件操作，繼而與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信控制。 盡管本實用新型是參照具體實施例來描述，但這種描述并不意味著對本實用新型構(gòu)成限制。參照本實用新型的描述，所公開的實施例的其他變化，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是可以預(yù)料的，這種的變化應(yīng)屬于所屬權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括終端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，其特征在于，所述終端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器內(nèi)均設(shè)置2.4G nRF24L01無線模塊，終端與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過內(nèi)設(shè)的2.4GnRF24L01無線模塊進(jìn)行無線通信。
2.按照權(quán)利要求1所述的窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)置的2.4G nRF24L01無線模塊選用NRF24L01P+PA+LNA無線模塊。
3.按照權(quán)利要求2所述的窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的2.4G nRF24L01無線模塊設(shè)置在USB設(shè)備內(nèi)，USB設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過USB接口連接，所述USB設(shè)備內(nèi)還設(shè)置加 密模塊。
專利摘要本實用新型公開一種窄帶中小范圍無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括終端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，所述終端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器內(nèi)均設(shè)置2.4G nRF24L01無線模塊，終端與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過內(nèi)設(shè)的2.4G nRF24L01無線模塊進(jìn)行無線通信；所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)置的2.4G nRF24L01無線模塊優(yōu)選NRF24L01P+PA+LNA無線模塊。本實用新型有如下優(yōu)點通過低成本的2.4G nRF24L01無線模塊組網(wǎng)，建立的無線網(wǎng)絡(luò)成本大大降低，且由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為自定義協(xié)議，具有良好的裁剪功能，開發(fā)人員在考慮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時候能夠更好的實現(xiàn)與目標(biāo)產(chǎn)品的良好匹配；使用USB HID設(shè)備接口技術(shù)為星形網(wǎng)絡(luò)與PC機提供連接接口，使網(wǎng)絡(luò)組建時具有即插即用的優(yōu)點，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端的USB接口獲得設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，與互聯(lián)網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行通信與控制。
文檔編號G06F13/38GK203149815SQ20132019368
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者任宇鷹 申請人:廣州邁得豪電子科技有限公司