基於Zigbee的USB接口的適配器的製作方法
2024-02-09 13:23:15
專利名稱：基於Zigbee的USB接口的適配器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種適配器，尤其是指一種基於Zigbee的USB接ロ的適配器。
背景技術：
在エ業、汽車、醫學、辦公和家庭等各種環境下，能否快速對某些信息作出反應，將直接關係到人們的工作和生活質量，因此信息的迅速收集對人們的影響越來越大了。但現有適配器中的信息收集產品都存在價格高的問題。
實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現有技術存在的問題，提供一種基於Zigbee的USB 接ロ的適配器，該適配器採用成本低廉、工程周期短而且適應性好、可靠性高、擴展性又好的無線Zigbee技術採集現場信號。Zigbee是IEEE 802. 15. 4協議的代名詞，根據這個協議規定的技術是ー種短距離、低功耗的無線通信技木。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種基於Zigbee的USB接ロ的適配器，包含發射機以及接收發射機發射信號的接收機，其中所述發射機包含數據採集器，由數個傳感器組成，數個傳感器分別採集現場的的數據參數，並轉化為數位訊號；ZigBee終端設備，與所述數據採集器連接，其將所述數據採集器輸出的數位訊號調製成可發送的信號；發射天線，與所述ZigBee終端設備連接,發射ZigBee終端設備輸出的可發送信號;所述接收機包含協調天線，接收所述發射機的發射信號；ZigBee協調器，與所述協調天線連接，對協調天線接收的信號進行協調；單片機，與所述ZigBee的協調器連接，對ZigBee協調器輸出的協調信號進行再次調製轉化為符合USB的數據幀結構；USB,與所述單片機通過USB協議連接，將USB的數據幀結構向控制計算機傳輸；所述接收機將控制計算機的控制信號經過所述USB、單片機和ZigBee協調器通過協調天線發送到所述發射機，發射機通過所述發射天線接收該控制信號。所述ZigBee終端設備符合ZigBee網絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產品。所述ZigBee協調器符合ZigBee網絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產品。所述單片機採用Chipeon公司的高度整合的系統級射頻收發器CC2430晶片和Philips公司生產的TOIUSBD12晶片連接組成。所述PDIUSBD12晶片和CC2430晶片連接組成的結構如下[0020]PDIUSBD12晶片的INT_N引腳與CC2430晶片的INT0/3. 2引腳連接；PDIUSBD12晶片的AO引腳與CC2430晶片的P3. 3引腳連接；PDIUSBD12 晶片的 DATA [7:0]引腳與 CC2430 晶片的 P[0. 7:0. 0]/AD [7:0]引腳連接；PDIUSBD12晶片的WR_N引腳與CC2430晶片的-WR/P3. 6引腳連接；PDIUSBD12晶片的RD_N引腳與CC2430晶片的-RD/P3. 7引腳連接；PDIUSBD12晶片的CLKOUT引腳與CC2430晶片的XTALl引腳連接；PDIUSBD12晶片的CS_N引腳接地；PDIUSBD12晶片的ALE引腳接地。本實用新型的有益效果本實用新型是通過ZigBee技術，把數據採集回來，然後用單片機把數據轉換成USB能夠識別的數據，通過USB接ロ傳入控制計算機，這樣就能夠實現對各項採集回來的數據指標通過計算機進行快捷檢測，給物聯網中的數據採集提供了方便。此外，本實用新型中單片機23採用CC2430晶片和TOIUSBD12晶片組成，使適配器具有成本低廉、設備適應性好、工作可靠性高的優點。為進ー步說明本實用新型的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
圖I為本實用新型適配器的結構示意圖；圖2為PDIUSBD12晶片和CC2430晶片引腳連接示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例的附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。本實用新型是為低速率應用而設計的數據採集器，本系統主要採用了 ZigBee技術進行組網和通信，系統通過數據發送和接受模塊將數據採集回來，然後通過單片機轉換為USB的數據格式，通過USB接ロ直接接入計算機，與計算機進行通訊，實現對現場的各項數據指標進行檢測，本實用新型對於工作人員在物聯網環境中(應用ZigBee的物聯網網絡)現場採集數據提供了方便。參見圖1，本實用新型包含發射機I以及接收發射機I發射信號的接收機2，其中所述發射機I包含數據採集器11，由數個傳感器組成，數個傳感器分別採集現場有關的溫度、溼度和各種氣體濃度等數據參數，並轉化為數位訊號；ZigBee終端設備12，與所述數據採集器11連接，其符合ZigBee網絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產品，可實現高效率發射、高靈敏度接收，無線數據速率高達250kbit/s，其將數據採集器11輸出的數位訊號調製成可發送的信號；發射天線13，與所述ZigBee終端設備12連接，發射ZigBee終端設備12輸出的可發送信號。所述接收機2包含[0041]協調天線21，接收發射機I的發射信號；ZigBee協調器22，與所述協調天線21連接，對協調天線21接收的信號進行協調，其符合ZigBee網絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產品，可實現高效率發射、高靈敏度接收；單片機23，與所述ZigBee的協調器22連接，對ZigBee協調器22輸出的協調信號進行再次調製，把協調信號轉化為符合USB的數據幀結構；USB 24，與所述單片機23通過USB協議連接，將USB的數據幀結構向控制計算機傳輸，實現了數據從現場到控制計算機的整個傳輸過程。反之接收機2也可以把控制計算機的控制信號經過USB 24、單片機23和ZigBee協調器22通過協調天線21發送到發射機1，發射機I通過發射天線13接收該控制信號，實現對現場設備的遠程控制，從而實現了數據的雙向通信。上述單片機23是本系統設計中的重要部件，主要採用Chipeon公司推出的高度整合的系統級射頻收發器CC2430晶片和Philips公司生產的TOIUSBD12晶片連接組成，PDIUSBD12晶片和CC2430晶片引腳連接的結構圖參見圖2。PDIUSBD12晶片的ALE引腳接為低電平，表示ー個獨立的地址和數據總線配置。PDIUSBD12晶片的AO引腳與CC2430晶片的任意ー個I/O ロ引腳相連，該端ロ控制TOIUSBD12晶片的命令和數據狀態。CC2430晶片的多位地址和數據總線可直接與PDIUSBD12晶片的數據總線相連。CC2430晶片的頻率輸入可由PDIUSBD12晶片的CLKOUT提供。本實施例中TOIUSBD12晶片和CC2430晶片引腳連接結構如下PDIUSBD12晶片的INT_N(中斷引腳，在低電平時有效)與CC2430晶片的INT0/3.2(外部中斷0引腳)連接；PDIUSBD12晶片的AO (地址位引腳，AO = I選擇命令指令，AO = O選擇數據。該位在多路地址/數據總線配置時可忽略這一位，此時將其接高電平)與CC2430晶片的P3. 3 (準雙向輸入/輸出口引腳，外部中斷I的中斷請求輸入端)連接；PDIUSBD12晶片的DATA [7:0](8位雙向數據引腳)與CC2430晶片的P[0. 7:0. 0]/AD[7:0](單片機的雙向數據總線和低8位地址總線引腳，在訪問外部存儲器時實現分時操作，先用作地址總線，在ALE信號的下降沿，地址被鎖存；然後用作為數據總線，它也可以用作雙向輸入/輸出口)連接；PDIUSBD12晶片的WR_N(寫信號引腳，在低電平時有效)與CC2430晶片的-WR/P3. 6 (外部數據存儲器寫信號引腳)連接；PDIUSBD12晶片的RD_N(讀信號引腳，在低電平時有效)與CC2430晶片的-RD/P3. 7 (外部數據存儲器讀信號引腳)連接；PDIUSBD12晶片的CLKOUT (可編程時鐘輸出引腳)與CC2430晶片的XTALl (晶體I引腳，是反相振蕩放大器輸入和內部時鐘工作電路輸入引腳)連接；PDIUSBD12晶片的CS_N(片選引腳，在低電平時有效)接地；PDIUSBD12晶片的ALE (地址鎖存允許引腳，在多路地址/數據總線中，下降沿關閉地址信息鎖存，將其固定為低電平用於單地址/數據總線配置)接地。其中CC2430晶片包含有RF前端、快閃記憶體(128KB)、RAM(8KB)以及MCU (8051)核、模數轉換器、定時器、AES128協同處理器、開門狗、32KHz晶振體休眠定時器、上電復位和掉電檢測電路，以及21個可編程I/O引腳。CC2430的休眠模式和轉換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應用。CC2430晶片採用0. 18 ii m CMOSエ藝生產；在接收和發射模式下，電流損耗分別低於 27mA 或 25mA。CC2430晶片的主要特點如下高性能和低功耗的8051微控制器核；集成符合IEEE802. 15. 4標準的2. 4GHz的RF無線電收發機；優良的無線接收靈敏度和強大的抗幹擾性；在休眠模式時僅0. 9 ii A的流耗，外部的中斷或RTC能喚醒系統；在待機模式時少於0. 6 y A的流耗，外部的中斷能喚醒系統；硬體支持CSMA/CA功能；較寬的電壓範圍(2. 0 3. 6V)；數位化的RSSI/LQI支持和強大的DMA功能；具有電池監測和溫度感測功能；集成了 14位模數轉換的ADC ；集成AES安全協處理器；帶有2個強大的支持幾組協議的USART，以及I個符合IEEE 802. 15. 4規範的MAC計時器，I個常規的16位計時器和2個8位計時器；強大和靈活的開發工具。所述PDIUSBD12是USB器件，它通常用作微控制器系統中實現與微控制器進行通信的高速通用並行接ロ。它還支持本地的DMA傳輸。這種實現USB接ロ的標準組件使得設計者可以在各種不同類型微控制器中選擇出最合適的微控制器。這種靈活性減小了開發的時間、風險，從而用最快捷的方法實現最經濟的USB外設的解決方案。PDIUSBD12完全符合USB1. I版的規範。它還符合大多數器件的分類規格成像類、海量存儲器件、通信器件、列印設備以及人機接ロ設備。同樣地TOIUSBD12理想地適用於許多外設，例如印表機、掃描儀、外部的存儲設備(Zip驅動器)和數位相機等等。它使得當前使用SCS I的系統可以立即降低成本。PDIUSBD12所具有的低掛起功耗連同LazyClock輸出可以滿足使用ACPIOnNOW和USB電源管理的要求。低的操作功耗可以應用於使用總線供電的外設。據此，本實用新型中單片機23採用CC2430晶片和TOIUSBD12晶片組成，使整個設備的功耗低，性能好，成本低，並能夠實現對各項採集回來的數據指標通過計算機進行快捷檢測，給物聯網中的數據採集提供了方便。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的目的，而並非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質範圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求的範圍內。
權利要求1.一種基於Zigbee的USB接ロ的適配器，包含發射機以及接收發射機發射信號的接收機，其特徵在幹 所述發射機包含 數據採集器，由數個傳感器組成，數個傳感器分別採集現場的的數據參數，並轉化為數位訊號; ZigBee終端設備，與所述數據採集器連接，其將所述數據採集器輸出的數位訊號調製成可發送的信號； 發射天線，與所述ZigBee終端設備連接，發射ZigBee終端設備輸出的可發送信號； 所述接收機包含 協調天線，接收所述發射機的發射信號； ZigBee協調器，與所述協調天線連接，對協調天線接收的信號進行協調； 單片機，與所述ZigBee的協調器連接，對ZigBee協調器輸出的協調信號進行再次調製轉化為符合USB的數據幀結構； USB,與所述單片機通過USB協議連接，將USB的數據幀結構向控制計算機傳輸； 所述接收機將控制計算機的控制信號經過所述USB、單片機和ZigBee協調器通過協調天線發送到所述發射機，發射機通過所述發射天線接收該控制信號。
2.如權利要求I所述的基於Zigbee的USB接ロ的適配器，其特徵在於 所述ZigBee終端設備符合ZigBee網絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產品，實現發射及接收，無線數據速率為250kbit/s。
3.如權利要求I所述的基於Zigbee的USB接ロ的適配器，其特徵在於 所述ZigBee協調器符合ZigBee網絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產品。
4.如權利要求I所述的基於Zigbee的USB接ロ的適配器，其特徵在於 所述單片機採用Chipcon公司的高度整合的系統級射頻收發器CC2430晶片和Philips公司生產的TOIUSBD12晶片連接組成。
5.如權利要求4所述的基於Zigbee的USB接ロ的適配器，其特徵在於 所述TOIUSBD12晶片和CC2430晶片連接組成的結構如下 PDIUSBD12晶片的INT_N引腳與CC2430晶片的INT0/3. 2引腳連接； PDIUSBD12晶片的AO引腳與CC2430晶片的P 3. 3引腳連接； PDIUSBD12 晶片的 DATA [7:0]引腳與 CC2430 晶片的 P/AD [7:0]引腳連接； PDIUSBD12晶片的WR_N引腳與CC2430晶片的-WR/P 3. 6引腳連接； PDIUSBD12晶片的RD_N引腳與CC2430晶片的-RD/P 3. 7引腳連接； PDIUSBD12晶片的CLKOUT引腳與CC2430晶片的XTALl引腳連接； PDIUSBD12晶片的CS_N引腳接地； PDIUSBD12晶片的ALE引腳接地。
專利摘要本實用新型涉及一種基於Zigbee的USB接口的適配器，屬於適配器，解決現有適配器中信息收集產品存在價格高的問題，本實用新型包含發射機以及接收發射機發射信號的接收機，其中發射機包含數據採集器，ZigBee終端設備及發射天線；接收機包含協調天線，ZigBee協調器，單片機及USB；接收機與發射機實現數據的雙向通信。本實用新型通過ZigBee技術採集現場數據，用單片機把數據轉換成USB能夠識別的數據，通過USB接口傳入控制計算機，實現對各項採集數據指標通過計算機進行快捷檢測，此外，單片機採用CC2430晶片和PDIUSBD12晶片組成，使適配器具有成本低廉、設備適應性好、工作可靠性高的優點。
文檔編號H04L29/10GK202395820SQ20112043762
公開日2012年8月22日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者司昊傑 申請人:上海寬岱電訊科技發展有限公司