專利名稱：ZigBee無線采集通訊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ZigBee無線采集通訊裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)監(jiān)控中，需要對現(xiàn)場各種信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，傳送到指定的數(shù)據(jù)平臺，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和分析。目前，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的傳送方式一般采用有線或者GPRS無線傳輸。有線傳輸存在成本高、適應(yīng)性差、擴(kuò)展性低，設(shè)備維護(hù)比較困難等缺陷。GPRS無線傳輸雖然能很好的解決 有線傳輸?shù)娜毕荩?dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)比較密集的時(shí)候，會造成無線通訊成本過高?，F(xiàn)有ZigBee技術(shù)中，如果協(xié)調(diào)器在指定信道上發(fā)生網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識PANDID沖突而更換PANDID時(shí)，終端、路由節(jié)點(diǎn)并不知道協(xié)調(diào)器已經(jīng)更換網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識PANDID，還繼續(xù)加入到原有的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識PANDDI網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)協(xié)調(diào)器在指定信道上發(fā)生網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識PANDID沖突時(shí)易造成的數(shù)據(jù)丟失。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述不足，提供一種ZigBee無線采集通訊裝置，該裝置解決了協(xié)調(diào)器在指定信道上發(fā)生網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識PANDID沖突時(shí)造成的數(shù)據(jù)丟失的問題，實(shí)現(xiàn)了有線和無線的鏈接，傳輸成本低，適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展性高。本實(shí)用新型的技術(shù)方案ZigBee無線采集通訊裝置,它包括電源、ZigBee無線通訊模塊、主控制器，ZigBee無線通訊模塊與主控制器的微處理器連接，電源分別與ZigBee無線通訊模塊、主控制器連接；所述的主控制器由以太網(wǎng)RS232/RS485通訊單元、微處理器、模擬量輸入采集單元、數(shù)字量輸入采集單元、RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元、模擬量輸出控制單元、數(shù)字量輸出控制單元組成，所述的微處理器分別與以太網(wǎng)RS232/RS485通訊單元、模擬量輸入采集單元、數(shù)字量輸入采集單元、RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元、模擬量輸出控制單元、數(shù)字量輸出控制單元連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果1、提供排針式SPI I串口接口，為用戶基于該模塊的集成開發(fā)提供了方便，縮短了開發(fā)周期。2、通過過程控制的方法解決協(xié)調(diào)器在指定信道上發(fā)生網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識PANDID沖突時(shí)造成的數(shù)據(jù)丟失的問題。3、用非綁定方式通過網(wǎng)絡(luò)MAC地址，動(dòng)態(tài)的獲取網(wǎng)絡(luò)短地址，從根本上解決了點(diǎn)對點(diǎn)的操作。4、采用了協(xié)議棧關(guān)聯(lián)技術(shù)，可以依據(jù)用戶需求，進(jìn)行低功耗功能配置，其中睡眠期間功耗為2. 0mA，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)功耗為3. O------3. 7/3. 8 mA。5、提供完善的通訊協(xié)議，保證通訊數(shù)據(jù)的安全。6、提供簡單一用的圖形化配置軟件，用戶可自行設(shè)定信道和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號等無線組網(wǎng)信息。[0013]7、將有線和無線有效的連接，既克服了有線傳輸?shù)娜毕荩挚朔?GPRS通訊帶來的高費(fèi)用問題。8、同時(shí)具有多種信號的采集，將采集和無線傳輸結(jié)合起來。9、可用于各種小數(shù)據(jù)量采集，采集節(jié)點(diǎn)比較密集的場合，即實(shí)現(xiàn)了對工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線傳輸，具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型中主控制器單元流程圖；圖3是本實(shí)用新型中ZigBee通訊模塊流程圖。
具體實(shí)施方式
ZigBee無線采集通訊裝置，它包括電源I、ZigBee無線通訊模塊2、主控制器3,ZigBee無線通訊模塊2與主控制器3的微處理器連接，電源I分別與ZigBee無線通訊模塊2、主控制器3連接；所述的主控制器3由以太網(wǎng)RS232/RS485通訊單元4、微處理器5、模擬量輸入采集單元6、數(shù)字量輸入采集單元7、RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元8、模擬量輸出控制單元9、數(shù)字量輸出控制單元10組成，所述的微處理器5分別與以太網(wǎng)RS232/RS485通訊單元4、模擬量輸入采集單元6、數(shù)字量輸入采集單元7、RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元8、模擬量輸出控制單元9、數(shù)字量輸出控制單元10連接。如圖I所示，電源I負(fù)責(zé)給各個(gè)模塊單元提供所需的工作電壓；主控制器3主要負(fù)責(zé)各種信號的采集和控制，并將采集數(shù)據(jù)通過串口或者SPI等通訊端口傳送到ZigBee無線通訊模塊2，完成數(shù)據(jù)的無線傳輸。ZigBee無線通訊模塊2負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的無線傳輸和接收處理。以太網(wǎng)RS232/RS485通訊單元4實(shí)現(xiàn)將通過ZigBee無線接收到的數(shù)據(jù)以有線的形式提供給用戶；模擬量輸入采集單元6負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)4-20mA的電流信號或者0-5V電壓信號的采集處理；數(shù)字量輸入采集單元7負(fù)責(zé)0-5V數(shù)字量的采集；模擬量輸出控制單元9負(fù)責(zé)按照用戶指定的值進(jìn)行電壓、電流輸出控制；數(shù)字量輸出控制單元10通過對繼電器的控制，完成對現(xiàn)場設(shè)備的控制；RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元8主要完成具有RS232/RS485串口的儀表數(shù)據(jù)的采集。如圖2所示，主控制器采用嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)uCOS-II，依據(jù)系統(tǒng)功能建立以太網(wǎng)RS232/RS485通訊數(shù)據(jù)處理任務(wù)、模擬量輸入采集數(shù)據(jù)處理任務(wù)、數(shù)字量輸入采集數(shù)據(jù)處理任務(wù)、數(shù)字量輸出控制任務(wù)、模擬量輸出控制任務(wù)、串口 SPI無線通訊接口處理、RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元主要完成具有RS232/RS485串口的儀表數(shù)據(jù)的采集。在任務(wù)建立后，啟動(dòng)操作系統(tǒng)，啟動(dòng)任務(wù)處理；系統(tǒng)進(jìn)入任務(wù)處理中，按照任務(wù)切換時(shí)間進(jìn)行多任務(wù)處理。太網(wǎng)I RS232/RS485串口通訊數(shù)據(jù)處理任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)UDP、TCP/Ip的連接和數(shù)據(jù)傳輸；串口數(shù)據(jù)的傳輸，將無線數(shù)據(jù)以有線的形式輸出，方便用戶查看數(shù)據(jù)。模擬量輸入采集數(shù)據(jù)處理任務(wù)主要完成模擬量電壓、電流信號的采集。數(shù)字量輸入采集數(shù)據(jù)處理任務(wù)主要完成對數(shù)字量0-5V的采集[0026]數(shù)字量輸出控制任務(wù)主要按照無線控制數(shù)據(jù)或者用戶指定輸出控制繼電器輸出，達(dá)到控制現(xiàn)場設(shè)備的目的。模擬量輸出控制任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)模擬量信號的輸出。RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元主要完成具有RS232/RS485串口的儀表數(shù)據(jù)的采集。串口 ISPI無線通訊接口處理主要實(shí)現(xiàn)與ZigBee通訊模塊的通訊。按照協(xié)議規(guī)定進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。如圖3所示，ZigBee通訊模塊2采用TI公司的ZSTACK協(xié)議棧，上電后，進(jìn)行系統(tǒng)初始化，所需硬件初始化等，啟動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)處理。系統(tǒng)任務(wù)有無線接收數(shù)據(jù)處理、交互命令處理任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變?nèi)蝿?wù)和串口 SPI通訊端口數(shù)據(jù)處理任務(wù)四個(gè)任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變?nèi)蝿?wù)完成ZigBee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的建立。如果當(dāng)前設(shè)備為路由設(shè)備時(shí)，獲得父節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)短地址，啟動(dòng)交互命令處理任務(wù)的建立進(jìn)行交互命令處理。如果當(dāng)前設(shè)備為終端設(shè)備時(shí)，在數(shù)據(jù)傳輸方式為點(diǎn)對點(diǎn)傳輸時(shí)，通過MAC地址獲得網(wǎng)絡(luò)短地址，為后期的數(shù)據(jù)按照網(wǎng)絡(luò)短地址傳輸提供了方便。交互命令處理任務(wù)主要解決當(dāng)協(xié)調(diào)器斷開重連時(shí)，路由設(shè)備保持原有PANDID，造成PANDID沖突，采集數(shù)據(jù)無法正常傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器的問題。在指定時(shí)間內(nèi)如果沒有收到協(xié)調(diào)器發(fā)送的應(yīng)答命令，路由設(shè)備重啟，重新加入到原有PANDID網(wǎng)絡(luò)中。如果收到協(xié)調(diào)器發(fā)送的應(yīng)答命令，則，繼續(xù)啟動(dòng)交互命令處理，保持鏈路連接。無線接收數(shù)據(jù)處理任務(wù)主要完成接收無線信號的解析，如果是交互命令，則發(fā)送交互應(yīng)答命令保持鏈路連接；如果是正常的通訊數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的數(shù)據(jù)輸出端口，比如串口，以太網(wǎng)網(wǎng)口等。串口 Ispi通訊端口數(shù)據(jù)處理任務(wù)主要完成兩個(gè)功能。一個(gè)是將有線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為無線數(shù)據(jù)發(fā)送。另一個(gè)是對ZigBee組網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)備，比如通訊信道，PANDID、輸出傳送方式等的設(shè)置。
權(quán)利要求1. ZigBee無線采集通訊裝置，它包括電源、ZigBee無線通訊模塊、主控制器，其特征是ZigBee無線通訊模塊與主控制器的微處理器連接，電源分別與ZigBee無線通訊模塊、主控制器連接；所述的主控制器由以太網(wǎng)RS232/RS485通訊單元、微處理器、模擬量輸入采集單元、數(shù)字量輸入采集單元、RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元、模擬量輸出控制單元、數(shù)字量輸出控制單元組成，所述的微處理器分別與以太網(wǎng)RS232/RS485通訊單元、模擬量輸入采集單元、數(shù)字量輸入采集單元、RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元、模擬量輸出控制單元、數(shù)字量輸出控制單元連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種ZigBee無線采集通訊裝置，它包括電源、ZigBee無線通訊模塊、主控制器，ZigBee無線通訊模塊與主控制器的微處理器連接，電源分別與ZigBee無線通訊模塊、主控制器連接；所述的主控制器由以太網(wǎng)RS232/RS485通訊單元、微處理器、模擬量輸入采集單元、數(shù)字量輸入采集單元、RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元、模擬量輸出控制單元、數(shù)字量輸出控制單元組成，所述的微處理器分別與以太網(wǎng)RS232/RS485通訊單元、模擬量輸入采集單元、數(shù)字量輸入采集單元、RS232/RS485儀表設(shè)備采集單元、模擬量輸出控制單元、數(shù)字量輸出控制單元連接。本實(shí)用新型解決了協(xié)調(diào)器在指定信道上發(fā)生網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識PANDID沖突時(shí)造成的數(shù)據(jù)丟失的問題，實(shí)現(xiàn)了有線和無線的鏈接，傳輸成本低，適應(yīng)性強(qiáng)。
文檔編號G08C17/02GK202615153SQ201220256750
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月2日
發(fā)明者李瑋, 吳曉闖, 王玉宏, 張建江, 孟郁金, 王耀華, 田濤 申請人:太原羅克佳華工業(yè)有限公司