專利名稱：嵌入式無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡監(jiān)控模塊，特別涉及一種基于ZigBee的嵌入式無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端。
背景技術：
工業(yè)無線通信技術是目前工業(yè)自動化領域的研究熱點，可以將工廠、礦山中難以布線的傳感器和控制器采用無線入網(wǎng)的方式進行網(wǎng)絡監(jiān)控，作為以太網(wǎng)的補充和延伸，這樣大大加強了作業(yè)管理，并減低了成本。ZigBee短程無線網(wǎng)通信技術以其數(shù)據(jù)傳輸安全可靠、組網(wǎng)簡易靈活、設備成本低、 電池壽命長、功耗低、時延短、網(wǎng)絡容量大的優(yōu)勢，成為近年來業(yè)界的研究熱點之一，廣泛應用在短距離低速率電子設備之間的數(shù)據(jù)傳輸。目前利用Zigbee (CC2530)的優(yōu)越性和廉價特點實現(xiàn)了很多自組織網(wǎng)絡，方便的實現(xiàn)網(wǎng)絡區(qū)域的覆蓋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了方便對工業(yè)現(xiàn)場、礦山中難以布線的傳感器構成的無線局域網(wǎng)進行控制，而研制一種手持的無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端，可以在線的將無線節(jié)點的運行狀態(tài)顯示于手持網(wǎng)絡監(jiān)控終端上，方便對無線網(wǎng)絡的監(jiān)控和維護。本發(fā)明采用的技術方案為嵌入式無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端包括主控制模塊、ZigBee無線通信模塊、電源模塊、LCD及按鍵操作模塊和存儲擴展模塊，其特征是主控制模塊由ARM處理器芯片、IOMHz晶體、32. 768KHz晶體、標準JTAG電路及外圍電路構成，用于核心控制；ZigBee無線通信模塊由ZigBee協(xié)議芯片、32MHz晶體、32. 768KHz晶體和天線構成，用于無線數(shù)據(jù)收發(fā)；電源模塊為主控制模塊、ZigBee協(xié)議芯片提供電源和參考電壓；LCD及按鍵操作模塊對無線網(wǎng)絡進行控制和在線顯示；存儲擴展模塊對ARM處理器的存儲容量進行擴展；
所述的主控制模塊中的ARM處理器芯片為三星公司的S3C44B0X微處理器主電路模塊的工作電壓為3. 3V ;所述標準JTAG電路與ARM處理器芯片連接作為仿真調(diào)試接口 ；
所述的ZigBee無線通信模塊采用的是TI公司的新型無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片CC2530 ；所述的電源模塊采用電池5V供電，利用LMl117-33芯片將電池提供的5V電源轉換為3. 3V,利用LMl 117-25芯片將5V電壓轉換為2. 5V固定電壓，為ARM處理器芯片及外圍電路供電；所述的IXD及按鍵操作模塊利用ARM處理器的IO端口，擴展IXD和按鍵操作，IXD采用3. 8英寸STN型彩色液晶屏，具有320 X 240像素顯示；
所述的存儲擴展模塊采用HY57V641620擴展8M的SDRAM，利用HY29LV160擴展16M的FLASH ；
ARM處理器芯片S3C44B0X預制軟件系統(tǒng)移植有嵌入式操作系統(tǒng)uC/0S_II和Mini⑶I用戶圖形界面，通過UART接口與CC2530進行通信，進行無線數(shù)據(jù)的收發(fā)，將采集數(shù)據(jù)顯示于IXD上，ARM處理器接收按鍵控制，通過菜單選擇控制無線網(wǎng)絡的節(jié)點。
本發(fā)明的有益效果是手持無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端便于實現(xiàn)移動用戶通過無線網(wǎng)絡對無線控制節(jié)點進行訪問與監(jiān)控，進行實時顯示和在線操作，攜帶方便，顯示直觀。


圖1是本發(fā)明的電路結構框 圖2是本發(fā)明的存儲器擴展電路；
圖3是本發(fā)明的無線Zigbee芯片CC2530及其外圍電路；
圖4是本發(fā)明的電源電路；
圖5是本發(fā)明的軟件流程圖。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發(fā)明，結合附圖和實施例詳細描述本發(fā)明
如圖1至5所示，嵌入式無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端主要由具有IXD控制器和UART串口通信設備的ARM處理器芯片S3C44B0X、CC2530無線數(shù)據(jù)收發(fā)器、標準JTAG電路、IXD電路、按鍵電路、電源電路、SDRAM和FLASH存儲器擴展電路構成。主電路模塊的工作電壓是3. 3V，ARM處理器芯片VDDIO端輸入電壓為3. 3V ；ARM內(nèi)核的工作電壓是2. 5V，由電源模塊產(chǎn)生的工作電源為芯片的VDD供電；標準JTAG電路通過連接ARM處理器芯片S3C44B0X實現(xiàn)仿真調(diào)試和程序下載；ARM處理器芯片CPU利用總線擴展外存SDRAM和FLASH，擴展內(nèi)存并方便數(shù)據(jù)的非失易性存儲；通過ARM處理器的IXD控制器，外接3. 8英寸STN型彩色液晶屏；通過ARM處理器的IO端口擴展按鍵接口，實現(xiàn)菜單控制；ARM處理器通過UART接口與無線Zigbee芯片CC2530相連，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端與各節(jié)點的數(shù)據(jù)通信。ARM處理器芯片電路，采用SAMSUNG公司的ARM7處理器S3C44B0X，這是一款集成有IXD控制器的ARM芯片，具有8KB的緩存。整個芯片的工作電壓是3. 3VjARM內(nèi)核的工作電壓是2. 5V，其余IO部分和外圍設備控制器是3. 3V供電。CPU的晶振采用32. 768KHz,RTL時鐘采用10MHz。仿真調(diào)試部分采用標準的JTAG電路，可以調(diào)試及下載程序。LCD彩色液晶屏通過LCD控制器接口與ARM處理器相連，傳輸?shù)男盘柊◣叫盘?、線性時鐘、像素時鐘、像素數(shù)據(jù)。按鍵電路通過按鍵的電平操作，將電平信號傳遞給ARM處理器的IO端口。如圖2所示，為SDRAM和FLASH的存儲器擴展電路，將ARM處理器的數(shù)據(jù)總線和地址總線分別于SDRAM和FLASH的對應接口相連，用于地址選取和數(shù)據(jù)傳輸。將ARM處理器與SDRAM相關的信號與SDRAM存儲器相連，包括SDRAM時鐘、SDRAM時鐘使能、SDRAM片選信號、行列地址濾波信號、寫使能信號。將ARM處理器與FLASH相關的信號與FLASH存儲器相連，包括FLASH片選信號、讀寫使能信號、復位信號。如圖3所示，為ZigBee無線通信模塊，其中CC2530與AT91SAM7x256之間采用UART通信，通信管腳為TXDO和RXDO。CC2530本身連接兩個時鐘晶體，分別為32MHz和32. 768KHz。通信模塊外接ZigBee無線數(shù)據(jù)收發(fā)天線。如圖4所示，為系統(tǒng)的電源電路，嵌入式無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端由電池5V供電。通過LM1117-33將5V電源轉換為3. 3V電源， 為ARM芯片及外圍電路、CC2530供電。通過LMl117-25將5V電源轉換為2. 5V電源，為ARM內(nèi)核供電。電源轉換成功后，會點亮相應的發(fā)光二極管。如圖5所示，為該模塊的軟件流程，系統(tǒng)周期性的采集模擬輸入信號，整個軟件系統(tǒng)移植有嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I和Mini⑶I用戶圖形界面，CC2530移植z_stack協(xié)議棧。監(jiān)控終端接收到采集的ZigBee節(jié)點的信息，顯示于監(jiān)控終端的液晶屏上；使用按鍵操作，將控制信息發(fā)送給無線網(wǎng)絡中的ZigBee節(jié)點。
在該模塊上電后，程序首先進行整個硬件系統(tǒng)的初始化，使能ARM和CC2530，設置時鐘和外圍控制器，然后初始化嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I和MiniGUI用戶圖形界面，等待芯片就緒后，設置ZigBee相關參數(shù)，IXD顯示初始化界面。利用嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I設置ZigBee節(jié)點信息采集時間，周期性的采集節(jié)點信號，將信號利用Mini⑶I顯示于IXD屏幕上。嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I接收監(jiān)控終端的按鍵操作，分析菜單命令，將控制信息發(fā)送至對應的ZigBee節(jié)點。根據(jù)上述說明，結合本領域技術可實現(xiàn)本發(fā)明的方案。
權利要求
1.嵌入式無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端包括主控制模塊、ZigBee無線通信模塊、電源模塊、IXD 及按鍵操作模塊和存儲擴展模塊，其特征是主控制模塊由ARM處理器芯片、IOMHz晶體、 32. 768KHz晶體、標準JTAG電路及外圍電路構成，用于核心控制；ZigBee無線通信模塊由 ZigBee協(xié)議芯片、32MHz晶體、32. 768KHz晶體和天線構成，用于無線數(shù)據(jù)收發(fā)；電源模塊為主控制模塊、ZigBee協(xié)議芯片提供電源和參考電壓；LCD及按鍵操作模塊對無線網(wǎng)絡進行控制和在線顯示；存儲擴展模塊對ARM處理器的存儲容量進行擴展；所述的主控制模塊中的ARM處理器芯片為三星公司的S3C44B0X微處理器主電路模塊的工作電壓為3. 3V ;所述標準JTAG電路與ARM處理器芯片連接作為仿真調(diào)試接口 ；所述的ZigBee無線通信模塊采用的是TI公司的新型無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片CC2530 ； 所述的電源模塊采用電池5V供電，利用LMl117-33芯片將電池提供的5V電源轉換為3. 3V， 利用LMl 117-25芯片將5V電壓轉換為2. 5V固定電壓，為ARM處理器芯片及外圍電路供電； 所述的IXD及按鍵操作模塊利用ARM處理器的IO端口，擴展IXD和按鍵操作，IXD采用3. 8英寸STN型彩色液晶屏，具有320X240像素顯示；所述的存儲擴展模塊采用HY57V641620擴展8M的SDRAM，利用HY29LV160擴展16M的 FLASH ；ARM處理器芯片S3C44B0X預制軟件系統(tǒng)移植有嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-1I和Mini⑶I 用戶圖形界面，通過UART接口與CC2530進行通信，進行無線數(shù)據(jù)的收發(fā)，將采集數(shù)據(jù)顯示于IXD上，ARM處理器接收按鍵控制，通過菜單選擇控制無線網(wǎng)絡的節(jié)點。
全文摘要
本發(fā)明為嵌入式無線網(wǎng)絡監(jiān)控終端，由主控制模塊、ZigBee無線通信模塊、電源模塊、LCD及按鍵操作模塊和存儲擴展模塊構成，主控制模塊由ARM處理器芯片、10MHz晶體、32.768kHz晶體、標準JTAG電路及外圍電路構成，ZigBee無線通信模塊由ZigBee協(xié)議芯片、32MHz晶體、32.768KHz晶體和天線構成，電源模塊為主控制模塊、ZigBee協(xié)議芯片提供電源和參考電壓；LCD及按鍵操作模塊對無線網(wǎng)絡進行控制和在線顯示；存儲擴展模塊對ARM處理器的存儲容量進行擴展；本發(fā)明對ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點進行移動監(jiān)控，具有按鍵和彩色液晶屏顯示功能，實現(xiàn)對無線網(wǎng)絡節(jié)點的監(jiān)控、顯示，便于網(wǎng)絡維護，攜帶方便，顯示直觀。
文檔編號H04W24/00GK103002474SQ201210490090
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權日2012年11月27日
發(fā)明者李萌, 楊彬, 陳維琨, 劉猛, 高明璋, 徐志山 申請人:中環(huán)天儀股份有限公司