一種無線網卡的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通訊設備領域，尤其涉及一種無線網卡。
【背景技術】
[0002]ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、高速率、低成本的雙向無線通訊技術，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據傳輸以及典型的有周期性數(shù)據、間歇性數(shù)據和低反應時間數(shù)據傳輸?shù)膽?，并廣泛應用于工業(yè)監(jiān)測中。
[0003]ZigBee技術基于IEEE802.15.4通訊協(xié)議。由于IEEE802.15.4通信協(xié)議的限制，基于這個協(xié)議上開發(fā)的無線通信協(xié)議或硬件平臺，都是通過時序的方式來實現(xiàn)系統(tǒng)的定時睡眠雙向通信等功能。因此，在復雜環(huán)境下，無線電波的反射、衍射等都會影響到數(shù)據通信的時間和通信速率的快慢。
[0004]另外，工業(yè)無線監(jiān)測環(huán)境大多是在偏遠的野外或者是難以經常監(jiān)測的地方，這就對無線網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是一種用時序來定時睡眠從而達到節(jié)約功耗的通信協(xié)議，對定時器的精度有較高的要求。
[0005]但目前由于功耗和無線傳感卡本身的限制，基于ZigBee技術的無線網卡大都使用的是32.768K晶振定時。由于這種電路的精度只能達到10-20ppm，因此極大地降低了時序的利用率。因為現(xiàn)有技術中的時鐘精度不高，所以在無線支點數(shù)目較少的情況下，只有增加無線網卡工作時間才能保證數(shù)據的完整性，但這識別要增加整個兒系統(tǒng)的功耗。
[0006]同時，當無線網卡的數(shù)目達到一定的數(shù)量級且通信頻率增大時，網卡所傳輸或者發(fā)送數(shù)據的完整性就不能得到有效保障。
[0007]有鑒于此，有必要對現(xiàn)有技術中對基于ZigBee技術的無線網卡予以改進，以解決上述問題。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的在于公開一種無線網卡，用以解決現(xiàn)有技術中時序利用率低，提高數(shù)據傳輸速率及完整性，并減低無線網卡的功耗。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種無線網卡，包括:帶通濾波器、RF收發(fā)模塊、CPU、自適應濾波器、時鐘模塊、天線和用于電力供應的電源管理模塊;其中，
[0010]所述RF收發(fā)模塊通過天線收發(fā)數(shù)據后，通過所述帶通濾波器過濾雜波后發(fā)送至CPU，并通過自適應濾波器進行信號過濾并讀取無線信號強度值，
[0011]當無線網卡接收到睡眠定時命令時，CPU對其所含的寄存器配置為休眠模式，并對時鐘模塊的休眠時間進行配置。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，該無線網卡還包括分別連接CPU與時鐘模塊的鎖相環(huán)反饋電路。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，時鐘模塊與CPU之間，以及CPU與RF收發(fā)模塊之間的總線形式為I2c。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，帶通濾波器的過濾帶寬為10MHz。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，時鐘模塊為RX8801時鐘芯片。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:通過自適應濾波器使得數(shù)據在無線傳輸過程中的丟包率大大降低，提高了組網的利用率；同時，通過時鐘模塊使睡眠定時從毫秒級降低至微秒級，增加了系統(tǒng)的容量，并顯著地降低了該無線網卡的睡眠功耗。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種無線網卡的結構框圖；
[0018]圖2為自適應濾波架對無線信號進行濾波的算法圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細說明，但應當說明的是，這些實施方式并非對本發(fā)明的限制，本領域普通技術人員根據這些實施方式所作的功能、方法、或者結構上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
[0020]請參圖1與圖2所示出的本發(fā)明一種無線網卡的一種【具體實施方式】。
[0021]在本實施方式中，該無線網卡的物理層協(xié)議基于Zigbee協(xié)議(IEEE802.15.4)，并可廣泛應用于工業(yè)監(jiān)測、自動化系統(tǒng)以及物聯(lián)網設備的接入。
[0022]該無線網卡，包括:帶通濾波器1、RF收發(fā)模塊2、CPU3、自適應濾波器4、時鐘模塊5、天線6和用于電力供應的電源管理模塊7。具體的，電源管理模塊6通過JTAG接口為RF收發(fā)模塊2、CPU3、自適應濾波器4、時鐘模塊5提供電力供應。
[0023]RF收發(fā)模塊2通過天線6收發(fā)數(shù)據后，通過所述帶通濾波器1過濾雜波后發(fā)送至CPU3，并通過自適應濾波器4進行信號過濾并讀取無線信號強度值，當無線網卡接收到睡眠定時命令時，CPU3對其所含的寄存器配置為休眠模式，并對時鐘模塊5的休眠時間進行配置。其中，該時鐘模塊5與CPU3之間的總線形式為I2C，CPU3與RF收發(fā)模塊2之間的總線形式也可為I2c。
[0024]帶通濾波器1的過濾帶寬為10MHz，并主要用于過濾其所設定的帶寬范圍之外的雜波，如果帶寬太窄則會影響到無線信號的接收靈敏度。過濾后的無線信號通過RF收發(fā)模塊2發(fā)送至CPU3，CPU3通過其所旁路連接的自適應濾波器4對該無線信號進行進一步的數(shù)字濾波處理，并主要去除相同波段的其他無線信號的干擾，例如:WiFi信號、無線網卡自身所反射或者迭加鎖形成的干擾波，從而提取出準確的功率值。
[0025]參圖2所示，在本實施方式中，通過IEEE802.15.4自帶的信號強度監(jiān)測的功能，使用其自帶的軟件對無線信號進行濾波處理計算。其中，X(j)表示j時刻的參考輸入;y(j)表示j時刻的輸出響應;d( j)表示j時刻的原始輸入信號，即所期望的輸出響應;e(j)為誤差信號=d( j)_y( j)。
[0026]自適應濾波器4的原理為:
[0027]根據e(j)的值而自動調節(jié)，使之適合下一時刻(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d(j + l)，直至均方誤差E[e2(j)]達到最小值。y(j)最佳地逼近d(j)，系統(tǒng)完全適應了所加入的兩個外來信號，即外界環(huán)境。
[0028]為保證信號傳輸可靠，在收取到遠處某個RF無線模塊所發(fā)送的數(shù)據后，通過本實施方式中的自適應濾波器4對該無線信號進行過濾，以提取有用的值;并在過濾時讀取無線信號強度值，對使用該方式定位的系統(tǒng)提供更準確的位置。在本實施方式中，該無線網卡還包括分別連接CPU3與時鐘模塊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)模混合結構的電荷栗鎖相環(huán)反饋電路。通過該鎖相環(huán)反饋電路8提高了時鐘模塊5獲得了更高精度的振蕩頻率。
[0029]具體的，在本實施方式中，該時鐘模塊5為RX8801時鐘芯片或者其他具有中斷輸出功能的高精度時鐘芯片。以RX8801為主的高精度時鐘解決方案，更加完美的支持了這種低速率低功耗的無線傳感網系統(tǒng)。時鐘模塊5主要應用于系統(tǒng)睡眠時的定時功能。在系統(tǒng)工作時可以通過CPU3配置本身的寄存器關閉睡眠定時模塊，進入工作狀態(tài)(具體以所使用的CPU內部的寄存器為準)，進行無線網卡與無線網卡之間的通信。當該無線網卡收到睡眠定時命令時，CPU3配置寄存器為休眠模式，以1?總線形式配置啟動該時鐘模塊5，CPU3通過I/O引腳控制系統(tǒng)其它所有功能都可以完全關閉，因為本發(fā)明設計了更低功耗、更準確的定時模塊。這樣大大降低了無線模塊睡眠時的功耗。當設定的時間到達后時鐘模塊5的定時中斷功能將啟動，主動喚醒無線網卡的其它部分，例如:RF收發(fā)模塊1。
[0030]在本實施方式中，通過增加自適應濾波器4，可使這種基于IEEE802.15.4的無線網卡在數(shù)據傳輸系統(tǒng)的丟包率大大降低，具體控制在2%以內，并且提高了組網的效率。無線信號通過自適應濾波器4，使得輸出信號更加逼近于期望的響應信號，因此系統(tǒng)完全適應了所加入的兩個外來信號，即外界環(huán)境，通過判斷信號強度的方式，最終使得在無線定位方面可以使定位精度控制在2-3米以內。通過時鐘模塊5及鎖相環(huán)反饋電路8，可以使無線通信協(xié)議從原來的以毫秒級為單位的睡眠定時方式縮短為微秒級，大大提高了無線協(xié)議的時序利用率，增加了系統(tǒng)的容量，并且可使無線網卡的睡眠功耗降低到現(xiàn)有技術中的基于ZigBee協(xié)議的無線網卡的睡眠功耗的1/3。
[0031]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0032]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(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現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0033]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種無線網卡，其特征在于，包括:帶通濾波器(1)、RF收發(fā)模塊(2)、CPU(3)、自適應濾波器(4)、時鐘模塊(5)、天線(6)和用于電力供應的電源管理模塊(7);其中， 所述RF收發(fā)模塊(2)通過天線(6)收發(fā)數(shù)據后，通過所述帶通濾波器(1)過濾雜波后發(fā)送至CPU(3)，并通過自適應濾波器(4)進行信號過濾并讀取無線信號強度值， 當無線網卡接收到睡眠定時命令時，CPU(3)對其所含的寄存器配置為休眠模式，并對時鐘模塊(5)的休眠時間進行配置。2.根據權利要求1所述的無線網卡，其特征在于，所述無線網卡還包括分別連接CPU(3)與時鐘模塊(5)的鎖相環(huán)反饋電路(8)。3.根據權利要求1所述的無線網卡，其特征在于，所述時鐘模塊(5)與CPU(3)之間，以及CPU (3)與RF收發(fā)模塊(2)之間的總線形式為12C。4.根據權利要求1所述的無線網卡，其特征在于，所述帶通濾波器(1)的過濾帶寬為ΙΟΜΗζο5.根據權利要求1所述的無線網卡，其特征在于，所述時鐘模塊(5)為RX8801時鐘芯片。
【專利摘要】本實用新型提供了一種無線網卡，包括：帶通濾波器、RF收發(fā)模塊、CPU、自適應濾波器、時鐘模塊、天線和用于電力供應的電源管理模塊；RF收發(fā)模塊通過天線收發(fā)數(shù)據后，通過所述帶通濾波器過濾雜波后發(fā)送至CPU，并通過自適應濾波器進行信號過濾并讀取無線信號強度值，當無線網卡接收到睡眠定時命令時，CPU對其所含的寄存器配置為休眠模式，并對時鐘模塊的休眠時間進行配置。通過自適應濾波器使得數(shù)據在無線傳輸過程中的丟包率大大降低，提高了組網的利用率；同時，通過時鐘模塊使睡眠定時從毫秒級降低至微秒級，增加了系統(tǒng)的容量，并顯著地降低了該無線網卡的睡眠功耗。
【IPC分類】H04W52/02, H04W88/02
【公開號】CN205124007
【申請?zhí)枴緾N201520811095
【發(fā)明人】伊偉強
【申請人】無錫華賽偉業(yè)傳感信息科技有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年10月16日