一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡。
【背景技術(shù)】
[0002]ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、高速率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)測(cè)中。
[0003]ZigBee技術(shù)基于IEEE802.15.4通訊協(xié)議。由于IEEE802.15.4通信協(xié)議的限制，基于這個(gè)協(xié)議上開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議或硬件平臺(tái)，都是通過(guò)時(shí)序的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定時(shí)睡眠雙向通信等功能。因此，在復(fù)雜環(huán)境下，無(wú)線(xiàn)電波的反射、衍射等都會(huì)影響到數(shù)據(jù)通信的時(shí)間和通信速率的快慢。
[0004]另外，工業(yè)無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)環(huán)境大多是在偏遠(yuǎn)的野外或者是難以經(jīng)常監(jiān)測(cè)的地方，這就對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的功耗和體積有了苛刻的要求。既要體積小，又要功耗低。IEEE802.15.4是一種用時(shí)序來(lái)定時(shí)睡眠從而達(dá)到節(jié)約功耗的通信協(xié)議，對(duì)定時(shí)器的精度有較高的要求。
[0005]但目前由于功耗和無(wú)線(xiàn)傳感卡本身的限制，基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡大都使用的是32.768K晶振定時(shí)。由于這種電路的精度只能達(dá)到10-20ppm，因此極大地降低了時(shí)序的利用率。因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中的時(shí)鐘精度不高，所以在無(wú)線(xiàn)支點(diǎn)數(shù)目較少的情況下，只有增加無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡工作時(shí)間才能保證數(shù)據(jù)的完整性，但這識(shí)別要增加整個(gè)兒系統(tǒng)的功耗。
[0006]同時(shí)，當(dāng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的數(shù)目達(dá)到一定的數(shù)量級(jí)且通信頻率增大時(shí)，網(wǎng)卡所傳輸或者發(fā)送數(shù)據(jù)的完整性就不能得到有效保障。
[0007]有鑒于此，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡予以改進(jìn)，以解決上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于公開(kāi)一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中時(shí)序利用率低，提高數(shù)據(jù)傳輸速率及完整性，并減低無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的功耗。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，包括:帶通濾波器、RF收發(fā)模塊、CPU、自適應(yīng)濾波器、時(shí)鐘模塊、天線(xiàn)和用于電力供應(yīng)的電源管理模塊;其中，
[0010]所述RF收發(fā)模塊通過(guò)天線(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)后，通過(guò)所述帶通濾波器過(guò)濾雜波后發(fā)送至CPU，并通過(guò)自適應(yīng)濾波器進(jìn)行信號(hào)過(guò)濾并讀取無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度值，
[0011]當(dāng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡接收到睡眠定時(shí)命令時(shí)，CPU對(duì)其所含的寄存器配置為休眠模式，并對(duì)時(shí)鐘模塊的休眠時(shí)間進(jìn)行配置。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡還包括分別連接CPU與時(shí)鐘模塊的鎖相環(huán)反饋電路。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，時(shí)鐘模塊與CPU之間，以及CPU與RF收發(fā)模塊之間的總線(xiàn)形式為I2c。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，帶通濾波器的過(guò)濾帶寬為10MHz。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，時(shí)鐘模塊為RX8801時(shí)鐘芯片。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)自適應(yīng)濾波器使得數(shù)據(jù)在無(wú)線(xiàn)傳輸過(guò)程中的丟包率大大降低，提高了組網(wǎng)的利用率；同時(shí)，通過(guò)時(shí)鐘模塊使睡眠定時(shí)從毫秒級(jí)降低至微秒級(jí)，增加了系統(tǒng)的容量，并顯著地降低了該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的睡眠功耗。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2為自適應(yīng)濾波架對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行濾波的算法圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，這些實(shí)施方式并非對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0020]請(qǐng)參圖1與圖2所示出的本發(fā)明一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的一種【具體實(shí)施方式】。
[0021]在本實(shí)施方式中，該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的物理層協(xié)議基于Zigbee協(xié)議(IEEE802.15.4)，并可廣泛應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的接入。
[0022]該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，包括:帶通濾波器1、RF收發(fā)模塊2、CPU3、自適應(yīng)濾波器4、時(shí)鐘模塊5、天線(xiàn)6和用于電力供應(yīng)的電源管理模塊7。具體的，電源管理模塊6通過(guò)JTAG接口為RF收發(fā)模塊2、CPU3、自適應(yīng)濾波器4、時(shí)鐘模塊5提供電力供應(yīng)。
[0023]RF收發(fā)模塊2通過(guò)天線(xiàn)6收發(fā)數(shù)據(jù)后，通過(guò)所述帶通濾波器1過(guò)濾雜波后發(fā)送至CPU3，并通過(guò)自適應(yīng)濾波器4進(jìn)行信號(hào)過(guò)濾并讀取無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度值，當(dāng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡接收到睡眠定時(shí)命令時(shí)，CPU3對(duì)其所含的寄存器配置為休眠模式，并對(duì)時(shí)鐘模塊5的休眠時(shí)間進(jìn)行配置。其中，該時(shí)鐘模塊5與CPU3之間的總線(xiàn)形式為I2C，CPU3與RF收發(fā)模塊2之間的總線(xiàn)形式也可為I2c。
[0024]帶通濾波器1的過(guò)濾帶寬為10MHz，并主要用于過(guò)濾其所設(shè)定的帶寬范圍之外的雜波，如果帶寬太窄則會(huì)影響到無(wú)線(xiàn)信號(hào)的接收靈敏度。過(guò)濾后的無(wú)線(xiàn)信號(hào)通過(guò)RF收發(fā)模塊2發(fā)送至CPU3，CPU3通過(guò)其所旁路連接的自適應(yīng)濾波器4對(duì)該無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)字濾波處理，并主要去除相同波段的其他無(wú)線(xiàn)信號(hào)的干擾，例如:WiFi信號(hào)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡自身所反射或者迭加鎖形成的干擾波，從而提取出準(zhǔn)確的功率值。
[0025]參圖2所示，在本實(shí)施方式中，通過(guò)IEEE802.15.4自帶的信號(hào)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)的功能，使用其自帶的軟件對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行濾波處理計(jì)算。其中，X(j)表示j時(shí)刻的參考輸入;y(j)表示j時(shí)刻的輸出響應(yīng);d( j)表示j時(shí)刻的原始輸入信號(hào)，即所期望的輸出響應(yīng);e(j)為誤差信號(hào)=d( j)_y( j)。
[0026]自適應(yīng)濾波器4的原理為:
[0027]根據(jù)e(j)的值而自動(dòng)調(diào)節(jié)，使之適合下一時(shí)刻(j+1)的輸入X (j+1)，以使輸出y (j+1)更接近于所期望的響應(yīng)d(j + l)，直至均方誤差E[e2(j)]達(dá)到最小值。y(j)最佳地逼近d(j)，系統(tǒng)完全適應(yīng)了所加入的兩個(gè)外來(lái)信號(hào)，即外界環(huán)境。
[0028]為保證信號(hào)傳輸可靠，在收取到遠(yuǎn)處某個(gè)RF無(wú)線(xiàn)模塊所發(fā)送的數(shù)據(jù)后，通過(guò)本實(shí)施方式中的自適應(yīng)濾波器4對(duì)該無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，以提取有用的值;并在過(guò)濾時(shí)讀取無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度值，對(duì)使用該方式定位的系統(tǒng)提供更準(zhǔn)確的位置。在本實(shí)施方式中，該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡還包括分別連接CPU3與時(shí)鐘模塊5的鎖相環(huán)反饋電路8。優(yōu)選的，該鎖相環(huán)反饋電路8為數(shù)?；旌辖Y(jié)構(gòu)的電荷栗鎖相環(huán)反饋電路。通過(guò)該鎖相環(huán)反饋電路8提高了時(shí)鐘模塊5獲得了更高精度的振蕩頻率。
[0029]具體的，在本實(shí)施方式中，該時(shí)鐘模塊5為RX8801時(shí)鐘芯片或者其他具有中斷輸出功能的高精度時(shí)鐘芯片。以RX8801為主的高精度時(shí)鐘解決方案，更加完美的支持了這種低速率低功耗的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)系統(tǒng)。時(shí)鐘模塊5主要應(yīng)用于系統(tǒng)睡眠時(shí)的定時(shí)功能。在系統(tǒng)工作時(shí)可以通過(guò)CPU3配置本身的寄存器關(guān)閉睡眠定時(shí)模塊，進(jìn)入工作狀態(tài)(具體以所使用的CPU內(nèi)部的寄存器為準(zhǔn))，進(jìn)行無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡之間的通信。當(dāng)該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡收到睡眠定時(shí)命令時(shí)，CPU3配置寄存器為休眠模式，以1?總線(xiàn)形式配置啟動(dòng)該時(shí)鐘模塊5，CPU3通過(guò)I/O引腳控制系統(tǒng)其它所有功能都可以完全關(guān)閉，因?yàn)楸景l(fā)明設(shè)計(jì)了更低功耗、更準(zhǔn)確的定時(shí)模塊。這樣大大降低了無(wú)線(xiàn)模塊睡眠時(shí)的功耗。當(dāng)設(shè)定的時(shí)間到達(dá)后時(shí)鐘模塊5的定時(shí)中斷功能將啟動(dòng)，主動(dòng)喚醒無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的其它部分，例如:RF收發(fā)模塊1。
[0030]在本實(shí)施方式中，通過(guò)增加自適應(yīng)濾波器4，可使這種基于IEEE802.15.4的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的丟包率大大降低，具體控制在2%以?xún)?nèi)，并且提高了組網(wǎng)的效率。無(wú)線(xiàn)信號(hào)通過(guò)自適應(yīng)濾波器4，使得輸出信號(hào)更加逼近于期望的響應(yīng)信號(hào)，因此系統(tǒng)完全適應(yīng)了所加入的兩個(gè)外來(lái)信號(hào)，即外界環(huán)境，通過(guò)判斷信號(hào)強(qiáng)度的方式，最終使得在無(wú)線(xiàn)定位方面可以使定位精度控制在2-3米以?xún)?nèi)。通過(guò)時(shí)鐘模塊5及鎖相環(huán)反饋電路8，可以使無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議從原來(lái)的以毫秒級(jí)為單位的睡眠定時(shí)方式縮短為微秒級(jí)，大大提高了無(wú)線(xiàn)協(xié)議的時(shí)序利用率，增加了系統(tǒng)的容量，并且可使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的睡眠功耗降低到現(xiàn)有技術(shù)中的基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的睡眠功耗的1/3。
[0031]上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0032]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0033]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，其特征在于，包括:帶通濾波器(1)、RF收發(fā)模塊(2)、CPU(3)、自適應(yīng)濾波器(4)、時(shí)鐘模塊(5)、天線(xiàn)(6)和用于電力供應(yīng)的電源管理模塊(7);其中， 所述RF收發(fā)模塊(2)通過(guò)天線(xiàn)(6)收發(fā)數(shù)據(jù)后，通過(guò)所述帶通濾波器(1)過(guò)濾雜波后發(fā)送至CPU(3)，并通過(guò)自適應(yīng)濾波器(4)進(jìn)行信號(hào)過(guò)濾并讀取無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度值， 當(dāng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡接收到睡眠定時(shí)命令時(shí)，CPU(3)對(duì)其所含的寄存器配置為休眠模式，并對(duì)時(shí)鐘模塊(5)的休眠時(shí)間進(jìn)行配置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，其特征在于，所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡還包括分別連接CPU(3)與時(shí)鐘模塊(5)的鎖相環(huán)反饋電路(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，其特征在于，所述時(shí)鐘模塊(5)與CPU(3)之間，以及CPU (3)與RF收發(fā)模塊(2)之間的總線(xiàn)形式為12C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，其特征在于，所述帶通濾波器(1)的過(guò)濾帶寬為ΙΟΜΗζο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，其特征在于，所述時(shí)鐘模塊(5)為RX8801時(shí)鐘芯片。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，包括：帶通濾波器、RF收發(fā)模塊、CPU、自適應(yīng)濾波器、時(shí)鐘模塊、天線(xiàn)和用于電力供應(yīng)的電源管理模塊；RF收發(fā)模塊通過(guò)天線(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)后，通過(guò)所述帶通濾波器過(guò)濾雜波后發(fā)送至CPU，并通過(guò)自適應(yīng)濾波器進(jìn)行信號(hào)過(guò)濾并讀取無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度值，當(dāng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡接收到睡眠定時(shí)命令時(shí)，CPU對(duì)其所含的寄存器配置為休眠模式，并對(duì)時(shí)鐘模塊的休眠時(shí)間進(jìn)行配置。通過(guò)自適應(yīng)濾波器使得數(shù)據(jù)在無(wú)線(xiàn)傳輸過(guò)程中的丟包率大大降低，提高了組網(wǎng)的利用率；同時(shí)，通過(guò)時(shí)鐘模塊使睡眠定時(shí)從毫秒級(jí)降低至微秒級(jí)，增加了系統(tǒng)的容量，并顯著地降低了該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的睡眠功耗。
【IPC分類(lèi)】H04W52/02, H04W88/02
【公開(kāi)號(hào)】CN205124007
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520811095
【發(fā)明人】伊偉強(qiáng)
【申請(qǐng)人】無(wú)錫華賽偉業(yè)傳感信息科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日