專利名稱：基于Zigbee的USB接口的適配器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種適配器，尤其是指一種基于Zigbee的USB接ロ的適配器。
背景技術：
在エ業(yè)、汽車、醫(yī)學、辦公和家庭等各種環(huán)境下，能否快速對某些信息作出反應，將直接關系到人們的工作和生活質(zhì)量，因此信息的迅速收集對人們的影響越來越大了。但現(xiàn)有適配器中的信息收集產(chǎn)品都存在價格高的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種基于Zigbee的USB 接ロ的適配器，該適配器采用成本低廉、工程周期短而且適應性好、可靠性高、擴展性又好的無線Zigbee技術采集現(xiàn)場信號。Zigbee是IEEE 802. 15. 4協(xié)議的代名詞，根據(jù)這個協(xié)議規(guī)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(xiàn)的一種基于Zigbee的USB接ロ的適配器，包含發(fā)射機以及接收發(fā)射機發(fā)射信號的接收機，其中所述發(fā)射機包含數(shù)據(jù)采集器，由數(shù)個傳感器組成，數(shù)個傳感器分別采集現(xiàn)場的的數(shù)據(jù)參數(shù)，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；ZigBee終端設備，與所述數(shù)據(jù)采集器連接，其將所述數(shù)據(jù)采集器輸出的數(shù)字信號調(diào)制成可發(fā)送的信號；發(fā)射天線，與所述ZigBee終端設備連接,發(fā)射ZigBee終端設備輸出的可發(fā)送信號;所述接收機包含協(xié)調(diào)天線，接收所述發(fā)射機的發(fā)射信號；ZigBee協(xié)調(diào)器，與所述協(xié)調(diào)天線連接，對協(xié)調(diào)天線接收的信號進行協(xié)調(diào)；單片機，與所述ZigBee的協(xié)調(diào)器連接，對ZigBee協(xié)調(diào)器輸出的協(xié)調(diào)信號進行再次調(diào)制轉(zhuǎn)化為符合USB的數(shù)據(jù)幀結構；USB,與所述單片機通過USB協(xié)議連接，將USB的數(shù)據(jù)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(jīng)過所述USB、單片機和ZigBee協(xié)調(diào)器通過協(xié)調(diào)天線發(fā)送到所述發(fā)射機，發(fā)射機通過所述發(fā)射天線接收該控制信號。所述ZigBee終端設備符合ZigBee網(wǎng)絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產(chǎn)品。所述ZigBee協(xié)調(diào)器符合ZigBee網(wǎng)絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產(chǎn)品。所述單片機采用Chipeon公司的高度整合的系統(tǒng)級射頻收發(fā)器CC2430芯片和Philips公司生產(chǎn)的TOIUSBD12芯片連接組成。所述PDIUSBD12芯片和CC2430芯片連接組成的結構如下[0020]PDIUSBD12芯片的INT_N引腳與CC2430芯片的INT0/3. 2引腳連接；PDIUSBD12芯片的AO引腳與CC2430芯片的P3. 3引腳連接；PDIUSBD12 芯片的 DATA [7:0]引腳與 CC2430 芯片的 P[0. 7:0. 0]/AD [7:0]引腳連接；PDIUSBD12芯片的WR_N引腳與CC2430芯片的-WR/P3. 6引腳連接；PDIUSBD12芯片的RD_N引腳與CC2430芯片的-RD/P3. 7引腳連接；PDIUSBD12芯片的CLKOUT引腳與CC2430芯片的XTALl引腳連接；PDIUSBD12芯片的CS_N引腳接地；PDIUSBD12芯片的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(shù)據(jù)采集回來，然后用單片機把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB能夠識別的數(shù)據(jù)，通過USB接ロ傳入控制計算機，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對各項采集回來的數(shù)據(jù)指標通過計算機進行快捷檢測，給物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集提供了方便。此外，本實用新型中單片機23采用CC2430芯片和TOIUSBD12芯片組成，使適配器具有成本低廉、設備適應性好、工作可靠性高的優(yōu)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芯片和CC2430芯片引腳連接示意圖。
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(shù)據(jù)采集器，本系統(tǒng)主要采用了 ZigBee技術進行組網(wǎng)和通信，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)發(fā)送和接受模塊將數(shù)據(jù)采集回來，然后通過單片機轉(zhuǎn)換為USB的數(shù)據(jù)格式，通過USB接ロ直接接入計算機，與計算機進行通訊，實現(xiàn)對現(xiàn)場的各項數(shù)據(jù)指標進行檢測，本實用新型對于工作人員在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中(應用ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)提供了方便。參見圖1，本實用新型包含發(fā)射機I以及接收發(fā)射機I發(fā)射信號的接收機2，其中所述發(fā)射機I包含數(shù)據(jù)采集器11，由數(shù)個傳感器組成，數(shù)個傳感器分別采集現(xiàn)場有關的溫度、濕度和各種氣體濃度等數(shù)據(jù)參數(shù)，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；ZigBee終端設備12，與所述數(shù)據(jù)采集器11連接，其符合ZigBee網(wǎng)絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產(chǎn)品，可實現(xiàn)高效率發(fā)射、高靈敏度接收，無線數(shù)據(jù)速率高達250kbit/s，其將數(shù)據(jù)采集器11輸出的數(shù)字信號調(diào)制成可發(fā)送的信號；發(fā)射天線13，與所述ZigBee終端設備12連接，發(fā)射ZigBee終端設備12輸出的可發(fā)送信號。所述接收機2包含[0041]協(xié)調(diào)天線21，接收發(fā)射機I的發(fā)射信號；ZigBee協(xié)調(diào)器22，與所述協(xié)調(diào)天線21連接，對協(xié)調(diào)天線21接收的信號進行協(xié)調(diào)，其符合ZigBee網(wǎng)絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產(chǎn)品，可實現(xiàn)高效率發(fā)射、高靈敏度接收；單片機23，與所述ZigBee的協(xié)調(diào)器22連接，對ZigBee協(xié)調(diào)器22輸出的協(xié)調(diào)信號進行再次調(diào)制，把協(xié)調(diào)信號轉(zhuǎn)化為符合USB的數(shù)據(jù)幀結構；USB 24，與所述單片機23通過USB協(xié)議連接，將USB的數(shù)據(jù)幀結構向控制計算機傳輸，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)從現(xiàn)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(jīng)過USB 24、單片機23和ZigBee協(xié)調(diào)器22通過協(xié)調(diào)天線21發(fā)送到發(fā)射機1，發(fā)射機I通過發(fā)射天線13接收該控制信號，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的遠程控制，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向通信。上述單片機23是本系統(tǒng)設計中的重要部件，主要采用Chipeon公司推出的高度整合的系統(tǒng)級射頻收發(fā)器CC2430芯片和Philips公司生產(chǎn)的TOIUSBD12芯片連接組成，PDIUSBD12芯片和CC2430芯片引腳連接的結構圖參見圖2。PDIUSBD12芯片的ALE引腳接為低電平，表示ー個獨立的地址和數(shù)據(jù)總線配置。PDIUSBD12芯片的AO引腳與CC2430芯片的任意ー個I/O ロ引腳相連，該端ロ控制TOIUSBD12芯片的命令和數(shù)據(jù)狀態(tài)。CC2430芯片的多位地址和數(shù)據(jù)總線可直接與PDIUSBD12芯片的數(shù)據(jù)總線相連。CC2430芯片的頻率輸入可由PDIUSBD12芯片的CLKOUT提供。本實施例中TOIUSBD12芯片和CC2430芯片引腳連接結構如下PDIUSBD12芯片的INT_N(中斷引腳，在低電平時有效)與CC2430芯片的INT0/3.2(外部中斷0引腳)連接；PDIUSBD12芯片的AO (地址位引腳，AO = I選擇命令指令，AO = O選擇數(shù)據(jù)。該位在多路地址/數(shù)據(jù)總線配置時可忽略這一位，此時將其接高電平)與CC2430芯片的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芯片的DATA [7:0](8位雙向數(shù)據(jù)引腳)與CC2430芯片的P[0. 7:0. 0]/AD[7:0](單片機的雙向數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線引腳，在訪問外部存儲器時實現(xiàn)分時操作，先用作地址總線，在ALE信號的下降沿，地址被鎖存；然后用作為數(shù)據(jù)總線，它也可以用作雙向輸入/輸出口)連接；PDIUSBD12芯片的WR_N(寫信號引腳，在低電平時有效)與CC2430芯片的-WR/P3. 6 (外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號引腳)連接；PDIUSBD12芯片的RD_N(讀信號引腳，在低電平時有效)與CC2430芯片的-RD/P3. 7 (外部數(shù)據(jù)存儲器讀信號引腳)連接；PDIUSBD12芯片的CLKOUT (可編程時鐘輸出引腳)與CC2430芯片的XTALl (晶體I引腳，是反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時鐘工作電路輸入引腳)連接；PDIUSBD12芯片的CS_N(片選引腳，在低電平時有效)接地；PDIUSBD12芯片的ALE (地址鎖存允許引腳，在多路地址/數(shù)據(jù)總線中，下降沿關閉地址信息鎖存，將其固定為低電平用于單地址/數(shù)據(jù)總線配置)接地。其中CC2430芯片包含有RF前端、閃存(128KB)、RAM(8KB)以及MCU (8051)核、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時器、AES128協(xié)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(zhuǎn)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芯片采用0. 18 ii m CMOSエ藝生產(chǎn)；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于 27mA 或 25mA。CC2430芯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(fā)機；優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性；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(tǒng)；在待機模式時少于0. 6 y A的流耗，外部的中斷能喚醒系統(tǒng)；硬件支持CSMA/CA功能；較寬的電壓范圍(2. 0 3. 6V)；數(shù)字化的RSSI/LQI支持和強大的DMA功能；具有電池監(jiān)測和溫度感測功能；集成了 14位模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC ；集成AES安全協(xié)處理器；帶有2個強大的支持幾組協(xié)議的USART，以及I個符合IEEE 802. 15. 4規(guī)范的MAC計時器，I個常規(guī)的16位計時器和2個8位計時器；強大和靈活的開發(fā)工具。所述PDIUSBD12是USB器件，它通常用作微控制器系統(tǒng)中實現(xiàn)與微控制器進行通信的高速通用并行接ロ。它還支持本地的DMA傳輸。這種實現(xiàn)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(fā)的時間、風險，從而用最快捷的方法實現(xiàn)最經(jīng)濟的USB外設的解決方案。PDIUSBD12完全符合USB1. I版的規(guī)范。它還符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格成像類、海量存儲器件、通信器件、打印設備以及人機接ロ設備。同樣地TOIUSBD12理想地適用于許多外設，例如打印機、掃描儀、外部的存儲設備(Zip驅(qū)動器)和數(shù)碼相機等等。它使得當前使用SCS I的系統(tǒng)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于使用總線供電的外設。據(jù)此，本實用新型中單片機23采用CC2430芯片和TOIUSBD12芯片組成，使整個設備的功耗低，性能好，成本低，并能夠?qū)崿F(xiàn)對各項采集回來的數(shù)據(jù)指標通過計算機進行快捷檢測，給物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集提供了方便。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，而并非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)，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范圍內(nèi)。
權利要求1.一種基于Zigbee的USB接ロ的適配器，包含發(fā)射機以及接收發(fā)射機發(fā)射信號的接收機，其特征在干 所述發(fā)射機包含 數(shù)據(jù)采集器，由數(shù)個傳感器組成，數(shù)個傳感器分別采集現(xiàn)場的的數(shù)據(jù)參數(shù)，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號; ZigBee終端設備，與所述數(shù)據(jù)采集器連接，其將所述數(shù)據(jù)采集器輸出的數(shù)字信號調(diào)制成可發(fā)送的信號； 發(fā)射天線，與所述ZigBee終端設備連接，發(fā)射ZigBee終端設備輸出的可發(fā)送信號； 所述接收機包含 協(xié)調(diào)天線，接收所述發(fā)射機的發(fā)射信號； ZigBee協(xié)調(diào)器，與所述協(xié)調(diào)天線連接，對協(xié)調(diào)天線接收的信號進行協(xié)調(diào)； 單片機，與所述ZigBee的協(xié)調(diào)器連接，對ZigBee協(xié)調(diào)器輸出的協(xié)調(diào)信號進行再次調(diào)制轉(zhuǎn)化為符合USB的數(shù)據(jù)幀結構； USB,與所述單片機通過USB協(xié)議連接，將USB的數(shù)據(jù)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(jīng)過所述USB、單片機和ZigBee協(xié)調(diào)器通過協(xié)調(diào)天線發(fā)送到所述發(fā)射機，發(fā)射機通過所述發(fā)射天線接收該控制信號。
2.如權利要求I所述的基于Zigbee的USB接ロ的適配器，其特征在于 所述ZigBee終端設備符合ZigBee網(wǎng)絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產(chǎn)品，實現(xiàn)發(fā)射及接收，無線數(shù)據(jù)速率為250kbit/s。
3.如權利要求I所述的基于Zigbee的USB接ロ的適配器，其特征在于 所述ZigBee協(xié)調(diào)器符合ZigBee網(wǎng)絡層標準，為IEEE. 802. 15. 4標準兼容產(chǎn)品。
4.如權利要求I所述的基于Zigbee的USB接ロ的適配器，其特征在于 所述單片機采用Chipcon公司的高度整合的系統(tǒng)級射頻收發(fā)器CC2430芯片和Philips公司生產(chǎn)的TOIUSBD12芯片連接組成。
5.如權利要求4所述的基于Zigbee的USB接ロ的適配器，其特征在于 所述TOIUSBD12芯片和CC2430芯片連接組成的結構如下 PDIUSBD12芯片的INT_N引腳與CC2430芯片的INT0/3. 2引腳連接； PDIUSBD12芯片的AO引腳與CC2430芯片的P 3. 3引腳連接； PDIUSBD12 芯片的 DATA [7:0]引腳與 CC2430 芯片的 P/AD [7:0]引腳連接； PDIUSBD12芯片的WR_N引腳與CC2430芯片的-WR/P 3. 6引腳連接； PDIUSBD12芯片的RD_N引腳與CC2430芯片的-RD/P 3. 7引腳連接； PDIUSBD12芯片的CLKOUT引腳與CC2430芯片的XTALl引腳連接； PDIUSBD12芯片的CS_N引腳接地； PDIUSBD12芯片的ALE引腳接地。
專利摘要本實用新型涉及一種基于Zigbee的USB接口的適配器，屬于適配器，解決現(xiàn)有適配器中信息收集產(chǎn)品存在價格高的問題，本實用新型包含發(fā)射機以及接收發(fā)射機發(fā)射信號的接收機，其中發(fā)射機包含數(shù)據(jù)采集器，ZigBee終端設備及發(fā)射天線；接收機包含協(xié)調(diào)天線，ZigBee協(xié)調(diào)器，單片機及USB；接收機與發(fā)射機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信。本實用新型通過ZigBee技術采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，用單片機把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB能夠識別的數(shù)據(jù)，通過USB接口傳入控制計算機，實現(xiàn)對各項采集數(shù)據(jù)指標通過計算機進行快捷檢測，此外，單片機采用CC2430芯片和PDIUSBD12芯片組成，使適配器具有成本低廉、設備適應性好、工作可靠性高的優(yōu)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(yōu)先權日2011年11月8日
發(fā)明者司昊杰 申請人:上海寬岱電訊科技發(fā)展有限公司