一種可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，其包括：嵌入式Linux平臺(tái)、信號(hào)編碼模塊、跨導(dǎo)放大模塊、三態(tài)緩沖模塊、使能切換模塊、信號(hào)放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)解碼模塊和LED模塊，LED模塊包括一LED燈，其中：信號(hào)編碼模塊連接在嵌入式Linux平臺(tái)與跨導(dǎo)放大模塊之間；使能切換模塊與三態(tài)緩沖模塊連接，用于控制三態(tài)緩沖模塊在發(fā)送模式和接收模式之間切換；LED模塊與三態(tài)緩沖模塊連接，LED模塊根據(jù)接收到的三態(tài)緩沖模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)控制LED燈以設(shè)定頻率進(jìn)行閃爍；信號(hào)放大模塊連接在三態(tài)緩沖模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間；信號(hào)解碼模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊及嵌入式Linux平臺(tái)連接；嵌入式Linux平臺(tái)包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及可見(jiàn)光通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，無(wú)線(xiàn)電信號(hào)傳輸設(shè)備存在效率不高、輻射較大等問(wèn)題，例如手機(jī)，全球數(shù)百萬(wàn)個(gè)基站幫助其增強(qiáng)信號(hào)，但大部分能量卻消耗在冷卻上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的燈泡卻取之不盡，尤其在國(guó)內(nèi)，LED光源正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈中增加一個(gè)微芯片，便可讓燈泡變成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器。可見(jiàn)光通信具備頻譜不需申請(qǐng)、可利用照明光源產(chǎn)生信號(hào)、無(wú)電磁輻射、保密性好的特點(diǎn)，主要可以應(yīng)用在WiFi熱點(diǎn)覆蓋、室內(nèi)定位導(dǎo)航、智能交通、保密通信、深空通信等方面。
[0003]雖然可見(jiàn)光通訊是當(dāng)下的一個(gè)研究熱點(diǎn)，但是，目前仍未有一個(gè)基于嵌入式Linux平臺(tái)的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，因此，這一技術(shù)是當(dāng)前市場(chǎng)的一個(gè)空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，將LED燈接入該可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)即可使終端設(shè)備尚速上網(wǎng)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，其包括:嵌入式Linux平臺(tái)、信號(hào)編碼模塊、跨導(dǎo)放大模塊、三態(tài)緩沖模塊、使能切換模塊、信號(hào)放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)解碼模塊和LED模塊，所述LED模塊包括一LED燈，其中:
[0006]所述信號(hào)編碼模塊連接在所述嵌入式Linux平臺(tái)與所述跨導(dǎo)放大模塊之間，用于接收所述嵌入式Linux平臺(tái)發(fā)送的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行編碼；
[0007]所述跨導(dǎo)放大模塊用于接收所述信號(hào)編碼模塊編碼后的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行放大；
[0008]所述使能切換模塊與所述三態(tài)緩沖模塊連接，用于控制所述三態(tài)緩沖模塊在發(fā)送模式和接收模式之間切換，當(dāng)所述三態(tài)緩沖模塊為發(fā)送模式時(shí)，信號(hào)僅能由所述三態(tài)緩沖模塊發(fā)送至所述LED模塊，當(dāng)所述三態(tài)緩沖模塊為接收模式時(shí)，信號(hào)僅能由所述LED模塊發(fā)送至所述三態(tài)緩沖模塊；
[0009]所述LED模塊與所述三態(tài)緩沖模塊連接，所述LED模塊根據(jù)接收到的所述三態(tài)緩沖模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)控制所述LED燈以設(shè)定頻率進(jìn)行閃爍，所述LED燈亮和滅分別代表數(shù)字I和0，所述LED模塊兩端的電壓信號(hào)進(jìn)一步發(fā)送至所述三態(tài)緩沖模塊；
[0010]所述信號(hào)放大模塊連接在所述三態(tài)緩沖模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間，所述三態(tài)緩沖模塊將所述LED模塊兩端的電壓信號(hào)發(fā)送至所述信號(hào)放大模塊，所述信號(hào)放大模塊對(duì)所述LED模塊兩端的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將放大后的所述LED模塊兩端的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；
[0011]所述信號(hào)解碼模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊及嵌入式Linux平臺(tái)連接；
[0012]所述嵌入式Linux平臺(tái)包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，其中，所述數(shù)據(jù)鏈路層的幀結(jié)構(gòu)如下:3字節(jié)同步碼、I字節(jié)引導(dǎo)碼、I字節(jié)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、2字節(jié)目的地址、2字節(jié)源地址、2字節(jié)傳輸協(xié)議、256字節(jié)負(fù)載數(shù)據(jù)和2字節(jié)校驗(yàn)位。
[0013]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述信號(hào)編碼模塊通過(guò)GP1引腳與所述跨導(dǎo)放大模塊連接。
[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述信號(hào)解碼模塊通過(guò)SPI接口與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0015]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述跨導(dǎo)放大模塊為2N3904。
[0016]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述三態(tài)緩沖模塊為74HCT244N。
[0017]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述信號(hào)放大模塊為L(zhǎng)M358N。
[0018]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為MCP3008。
[0019]本發(fā)明提供的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)無(wú)需WiFi信號(hào)，點(diǎn)亮一盞LED燈即可高速上網(wǎng)，且具有網(wǎng)速快、成本低、光路徑短、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定、容易配置及擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，與射頻通信相比，本發(fā)明不會(huì)對(duì)人體造成任何輻射危害，且不存在射頻通信中的頻譜緊縮問(wèn)題，具有很大的應(yīng)用及開(kāi)發(fā)前景。
【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明提供的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為嵌入式Linux平臺(tái)的五層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為數(shù)據(jù)鏈路層的幀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為嵌入式Linux平臺(tái)中的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)代碼。
[0025]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1_嵌入式Linux平臺(tái)；2-信號(hào)編碼模塊;3-跨導(dǎo)放大模塊;4-三態(tài)緩沖模塊;5-使能切換模塊;6-信號(hào)放大模塊;7-模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊;8-信號(hào)解碼模塊;9-LED模塊；91-LED 燈。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]圖1為本發(fā)明提供的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1中的實(shí)線(xiàn)表示信號(hào)發(fā)送方向，虛線(xiàn)表示信號(hào)接收方向，如圖所示，本發(fā)明提供的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)包括:嵌入式Linux平臺(tái)1、信號(hào)編碼模塊2、跨導(dǎo)放大模塊3、三態(tài)緩沖模塊4、使能切換模塊5、信號(hào)放大模塊6、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊7、信號(hào)解碼模塊8和LED模塊9，LED模塊包括一LED燈91，其中:
[0028]嵌入式Linux平臺(tái)I提供了一個(gè)基本的物理層以及數(shù)據(jù)鏈路層程序，并且可用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)診斷工具進(jìn)行調(diào)試等操作，可以很容易地?cái)U(kuò)展和配置。
[0029]信號(hào)編碼模塊2連接在嵌入式Linux平臺(tái)I與跨導(dǎo)放大模塊3之間，用于接收嵌入式Linux平臺(tái)I發(fā)送的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行編碼;信號(hào)編碼模塊2可通過(guò)GP1引腳與跨導(dǎo)放大模塊3連接。
[0030]跨導(dǎo)放大模塊3用于接收信號(hào)編碼模塊2編碼后的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行放大;跨導(dǎo)放大模塊3可以采用2N3904實(shí)現(xiàn)。
[0031]使能切換模塊5與三態(tài)緩沖模塊4連接，用于控制三態(tài)緩沖模塊4在發(fā)送模式和接收模式之間切換，三態(tài)緩沖模塊4可以采用74HCT244N實(shí)現(xiàn)。當(dāng)三態(tài)緩沖模塊4為發(fā)送模式時(shí)，信號(hào)僅能由三態(tài)緩沖模塊4發(fā)送至LED模塊9，當(dāng)三態(tài)緩沖模塊4為接收模式時(shí)，信號(hào)僅能由LED模塊9發(fā)送至三態(tài)緩沖模塊4;
[0032]LED模塊9與三態(tài)緩沖模塊4連接，LED模塊9根據(jù)接收到的三態(tài)緩沖模塊4發(fā)送的數(shù)據(jù)控制LED燈91以設(shè)定頻率進(jìn)行閃爍，LED燈91亮和滅分別代表數(shù)字I和O，LED模塊9兩端的電壓信號(hào)進(jìn)一步發(fā)送至三態(tài)緩沖模塊4;
[0033]信號(hào)放大模塊6連接在三態(tài)緩沖模塊4與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊7之間，信號(hào)放大模塊6可以采用LM358N實(shí)現(xiàn)，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊7可以采用MCP3008實(shí)現(xiàn)。三態(tài)緩沖模塊4將LED模塊9兩端的電壓信號(hào)發(fā)送至信號(hào)放大模塊6，信號(hào)放大模塊6對(duì)LED模塊9兩端的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊7將放大后的LED模塊9兩端的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；
[0034]信號(hào)解碼模塊8與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊7及嵌入式Linux平臺(tái)I連接;信號(hào)解碼模塊8可以通過(guò)SPI接口與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊7連接。
[0035]圖2為嵌入式Linux平臺(tái)的五層結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為數(shù)據(jù)鏈路層的幀結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，嵌入式Linux平臺(tái)包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，其中，應(yīng)用層屬于Linux系統(tǒng)的用戶(hù)空間，傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層屬于Linux系統(tǒng)的內(nèi)核空間，數(shù)據(jù)鏈路層的幀結(jié)構(gòu)如下:3字節(jié)同步碼、I字節(jié)引導(dǎo)碼、I字節(jié)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、2字節(jié)目的地址、2字節(jié)源地址、2字節(jié)傳輸協(xié)議、256字節(jié)負(fù)載數(shù)據(jù)和2字節(jié)校驗(yàn)位。
[0036]圖4為嵌入式Linux平臺(tái)中的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)代碼，這個(gè)驅(qū)動(dòng)就是包括MAC層在內(nèi)的代碼，這個(gè)網(wǎng)卡的IP是可以指定的，通過(guò)“ifconfig vlcO 19.168.0.2”即可設(shè)置，這也證明了VLC真正作為網(wǎng)卡存在的。
[0037]在Iinux系統(tǒng)中，輸入命令ifconfig,得到如下的信息
[0038]ethO Link encap:以太網(wǎng)硬件地址90:59: AF: 57:69: 4D
[0039]UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU: 1500躍點(diǎn)數(shù):I
[0040]接收數(shù)據(jù)包:O錯(cuò)誤:O丟棄:O過(guò)載:O幀數(shù):O[0041 ]發(fā)送數(shù)據(jù)包:O錯(cuò)誤:O丟棄:O過(guò)載:O載波:O
[0042]碰撞:O發(fā)送隊(duì)列長(zhǎng)度:1000
[0043]接收字節(jié):0(0.0B)發(fā)送字節(jié):0(0.0B)
[0044]中斷:56
[0045]1 Link encap:本地環(huán)回
[0046]inet地址:127.0.0.1掩碼:255.0.0.0
[0047]inet6地址:::l/128Scope:Host
[0048]UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536躍點(diǎn)數(shù):I
[0049]接收數(shù)據(jù)包:12錯(cuò)誤:O丟棄:O過(guò)載:O幀數(shù):O
[0050]發(fā)送數(shù)據(jù)包:12錯(cuò)誤:O丟棄:O過(guò)載:O載波:O[0051 ] 碰撞:0發(fā)送隊(duì)列長(zhǎng)度:0
[0052]接收字節(jié):840(840.0B)發(fā)送字節(jié):840(840.0B)
[0053]VLCO Link encap:沒(méi)有指定網(wǎng)卡的類(lèi)型硬件地址00-01
[0054]inet地址:192.168.0.1掩碼:255.255.255.0
[0055]UP LOOPBACK RUNNING MTU:255躍點(diǎn)數(shù):1
[0056]接收數(shù)據(jù)包:8錯(cuò)誤:O丟棄:O過(guò)載:O幀數(shù):O
[0057]發(fā)送數(shù)據(jù)包:8錯(cuò)誤:O丟棄:O過(guò)載:O載波:O
[0058]碰撞:O發(fā)送隊(duì)列長(zhǎng)度:100
[0059]接收字節(jié):352(352.0B)發(fā)送字節(jié):352(352.0B)
[0060]例如IP是192.168.0.1掩碼是255.255.255.0，這個(gè)IP可以配置的。
[0061]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入一盞LED燈，燈光下的多臺(tái)電腦即可上網(wǎng)，最高速率可達(dá)3.25G，平均上網(wǎng)速率達(dá)到150M。
[0062]本發(fā)明提供的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)無(wú)需WiFi信號(hào)，點(diǎn)亮一盞LED燈即可高速上網(wǎng)，且具有網(wǎng)速快、成本低、光路徑短、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定、容易配置及擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，與射頻通信相比，本發(fā)明不會(huì)對(duì)人體造成任何輻射危害，且不存在射頻通信中的頻譜緊縮問(wèn)題，具有很大的應(yīng)用及開(kāi)發(fā)前景。
[0063]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。
[0064]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。
[0065]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，其特征在于，包括:嵌入式Linux平臺(tái)、信號(hào)編碼模塊、跨導(dǎo)放大模塊、三態(tài)緩沖模塊、使能切換模塊、信號(hào)放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)解碼模塊和LED模塊，所述LED模塊包括一LED燈，其中: 所述信號(hào)編碼模塊連接在所述嵌入式Linux平臺(tái)與所述跨導(dǎo)放大模塊之間，用于接收所述嵌入式Linux平臺(tái)發(fā)送的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行編碼； 所述跨導(dǎo)放大模塊用于接收所述信號(hào)編碼模塊編碼后的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行放大； 所述使能切換模塊與所述三態(tài)緩沖模塊連接，用于控制所述三態(tài)緩沖模塊在發(fā)送模式和接收模式之間切換，當(dāng)所述三態(tài)緩沖模塊為發(fā)送模式時(shí)，信號(hào)僅能由所述三態(tài)緩沖模塊發(fā)送至所述LED模塊，當(dāng)所述三態(tài)緩沖模塊為接收模式時(shí)，信號(hào)僅能由所述LED模塊發(fā)送至所述三態(tài)緩沖模塊； 所述LED模塊與所述三態(tài)緩沖模塊連接，所述LED模塊根據(jù)接收到的所述三態(tài)緩沖模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)控制所述LED燈以設(shè)定頻率進(jìn)行閃爍，所述LED燈亮和滅分別代表數(shù)字I和O，所述LED模塊兩端的電壓信號(hào)進(jìn)一步發(fā)送至所述三態(tài)緩沖模塊； 所述信號(hào)放大模塊連接在所述三態(tài)緩沖模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間，所述三態(tài)緩沖模塊將所述LED模塊兩端的電壓信號(hào)發(fā)送至所述信號(hào)放大模塊，所述信號(hào)放大模塊對(duì)所述LED模塊兩端的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將放大后的所述LED模塊兩端的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 所述信號(hào)解碼模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊及嵌入式Linux平臺(tái)連接； 所述嵌入式Linux平臺(tái)包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，其中，所述數(shù)據(jù)鏈路層的幀結(jié)構(gòu)如下:3字節(jié)同步碼、I字節(jié)引導(dǎo)碼、I字節(jié)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、2字節(jié)目的地址、2字節(jié)源地址、2字節(jié)傳輸協(xié)議、256字節(jié)負(fù)載數(shù)據(jù)和2字節(jié)校驗(yàn)位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)編碼模塊通過(guò)GP1引腳與所述跨導(dǎo)放大模塊連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)解碼模塊通過(guò)SPI接口與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述跨導(dǎo)放大模塊為2N3904。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述三態(tài)緩沖模塊為74HCT244N。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)放大模塊為L(zhǎng)M358N。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為MCP3008。
【文檔編號(hào)】H04B10/116GK105827313SQ201610307776
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】車(chē)翼飛, 許洪軍, 王巍, 徐偉, 鄢長(zhǎng)卿, 張曉峰, 解朦, 孫冠男, 王劍
【申請(qǐng)人】黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院