專利名稱：基于藍(lán)牙技術(shù)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)通信控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、光電隔離技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)通信術(shù)以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性技術(shù)，具體是一種應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自動(dòng)化過(guò)程控制的基于藍(lán)牙技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信方法及自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。
若將藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)通信術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性技術(shù)、光電隔離技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等相結(jié)合可有效地解決上述問(wèn)題。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種包括現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊以及現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置，實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的無(wú)線通信與控制，以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題之一采用的技術(shù)方案是這樣的即一種對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線或/和有線混合數(shù)據(jù)通信的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制方法，方法包括(1)、設(shè)立包括微處理器、藍(lán)牙模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊及以太網(wǎng)控制器模塊的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器；或/和設(shè)立包括微處理器、藍(lán)牙模塊、以太網(wǎng)控制器模塊的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置；設(shè)立包括微處理器、藍(lán)牙模塊、射頻天線和提供RS232、RS485、USB三種接口模塊供選擇的接口模塊的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊；(2)、由現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器通過(guò)有線接口直接與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其它現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器進(jìn)行有線連接，或/和通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)藍(lán)牙控制器的藍(lán)牙無(wú)線連接帶有藍(lán)牙通信模塊的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，或/和通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置的藍(lán)牙無(wú)線連接帶有藍(lán)牙通信模塊的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及交換的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制；或/和通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)藍(lán)牙控制器自身的以太網(wǎng)口與有線控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；(3)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊嵌入或外掛到現(xiàn)場(chǎng)智設(shè)備上而構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙自動(dòng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器之間的數(shù)據(jù)通信，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器通過(guò)有線接口實(shí)現(xiàn)與有線控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信；(4)、方法中，在藍(lán)牙通信協(xié)議與以太網(wǎng)通信協(xié)議的應(yīng)用層定義了應(yīng)用層服務(wù)和套接字映射接口對(duì)象(圖2)，其中應(yīng)用層服務(wù)(包括實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)服務(wù))是為用戶應(yīng)用進(jìn)程間的數(shù)據(jù)通信提供的接口，而套接字映射接口則是應(yīng)用層服務(wù)與UDP(TCP)層的接口。
在發(fā)送端用戶應(yīng)用進(jìn)程在調(diào)用應(yīng)用層服務(wù)時(shí)，應(yīng)該提供所有服務(wù)所需要的參數(shù)，然后由應(yīng)用層服務(wù)將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼后，傳給套接字映射接口，調(diào)用UDP(TCP)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
在接收端應(yīng)用層套接字映射接口對(duì)象收到來(lái)自通信端口的數(shù)據(jù)后，上傳給應(yīng)用層服務(wù)，由應(yīng)用層服務(wù)根據(jù)服務(wù)報(bào)文中的目的應(yīng)用進(jìn)程標(biāo)識(shí)ID，而將接收到的數(shù)據(jù)傳送到用戶層中相應(yīng)的用戶應(yīng)用進(jìn)程，由用戶應(yīng)用進(jìn)程對(duì)相應(yīng)的參量進(jìn)行更新和進(jìn)一步的處理。
本發(fā)明應(yīng)用層服務(wù)在調(diào)用套接字映射對(duì)象服務(wù)時(shí)，應(yīng)該提供與數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)的信息。這些信息包括服務(wù)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(Length)；服務(wù)的標(biāo)識(shí)號(hào)(ServiceID)和服務(wù)的優(yōu)先級(jí)(Priority)等，而數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康脑O(shè)備IP地址、目的應(yīng)用進(jìn)程標(biāo)識(shí)ID、目的對(duì)象標(biāo)識(shí)ID等信息，既可以在應(yīng)用層服務(wù)報(bào)文中獲取，也可作為顯式參數(shù)，由應(yīng)用層服務(wù)顯式傳輸給套接字映射接口對(duì)象。
由通信端口接收到的數(shù)據(jù)，應(yīng)用層服務(wù)從套接字映射對(duì)象收到的數(shù)據(jù)是去掉頭信息的服務(wù)數(shù)據(jù)。
套接字映射接口提供了實(shí)時(shí)應(yīng)用服務(wù)與UDP(TCP)/IP之間的映射，其主要任務(wù)是提供實(shí)時(shí)應(yīng)用服務(wù)映射到UDP(TCP)的服務(wù)；根據(jù)服務(wù)類(lèi)型將實(shí)時(shí)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)以單播、組播或廣播的方式發(fā)送到本發(fā)明的控制網(wǎng)絡(luò)上；為需確認(rèn)的實(shí)時(shí)應(yīng)用服務(wù)提供超時(shí)診斷與控制，并將正確或錯(cuò)誤的確認(rèn)信息返回給這些服務(wù)；為實(shí)時(shí)應(yīng)用服務(wù)提供優(yōu)先級(jí)管理；采用統(tǒng)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)通信鏈路狀況的監(jiān)視，并通過(guò)實(shí)時(shí)應(yīng)用服務(wù)向用戶進(jìn)程報(bào)告鏈路正?；蚬收蠣顟B(tài)；使用TCP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，還需要建立和釋放TCP連接。
套接字映射接口負(fù)責(zé)管理來(lái)自應(yīng)用層服務(wù)的報(bào)文發(fā)送，這包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，即數(shù)據(jù)緩沖管理和優(yōu)先級(jí)管理。
用戶應(yīng)用進(jìn)程使用應(yīng)用層服務(wù)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要將數(shù)據(jù)傳送給套接字映射接口。套接字映射接口首先按發(fā)送優(yōu)先級(jí)，將這些待發(fā)送的數(shù)據(jù)分別緩存在不同的隊(duì)列中等待發(fā)送，優(yōu)先級(jí)最高的報(bào)文最先發(fā)送。
在本發(fā)明中，定義了三種優(yōu)先級(jí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間周期性信息發(fā)布具有最高的優(yōu)先級(jí)，以確?？刂葡到y(tǒng)的連接正常運(yùn)行；對(duì)于事件信息、設(shè)備信息等的廣播發(fā)布具有次高優(yōu)先級(jí)；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的單播通信的具有最低優(yōu)先級(jí)。對(duì)于同等級(jí)別優(yōu)先級(jí)的報(bào)文發(fā)送，用戶可以自定義子優(yōu)先級(jí)。
當(dāng)監(jiān)視到網(wǎng)絡(luò)通信空閑時(shí)，說(shuō)明可以發(fā)送新的報(bào)文。此時(shí)①、套接字映射接口首先查找最高優(yōu)先級(jí)報(bào)文緩沖隊(duì)列是否有報(bào)文未發(fā)送如果有，則按FIFO(先入先出)的原則發(fā)送隊(duì)列中第一個(gè)報(bào)文，并將發(fā)送指針指向下一個(gè)報(bào)文，報(bào)文發(fā)送完畢后，退出本次發(fā)送處理；如果沒(méi)有，則進(jìn)入第②步；②檢查次高優(yōu)先級(jí)報(bào)文緩沖隊(duì)列是否有報(bào)文未發(fā)送如果有，則按FIFO原則發(fā)送隊(duì)列中第一個(gè)報(bào)文，并將發(fā)送指針指向下一個(gè)報(bào)文，報(bào)文發(fā)送完畢后，退出本次發(fā)送處理；如果沒(méi)有，則進(jìn)入第③步；③檢查最低優(yōu)先級(jí)報(bào)文緩沖隊(duì)列是否有報(bào)文未發(fā)送如果有，則按FIFO原則發(fā)送隊(duì)列中第一個(gè)報(bào)文，并將發(fā)送指針指向下一個(gè)報(bào)文，報(bào)文發(fā)送完畢后，退出本次發(fā)送處理；如果沒(méi)有，則退出本次發(fā)送處理。
為了使優(yōu)先權(quán)比較低的數(shù)據(jù)包不至于無(wú)限制地被推遲發(fā)送，本發(fā)明對(duì)最低優(yōu)先級(jí)通過(guò)優(yōu)先權(quán)轉(zhuǎn)換來(lái)禰補(bǔ)(圖3)。其方法是當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)最低級(jí)緩存時(shí)自動(dòng)加上時(shí)間戳，每個(gè)數(shù)據(jù)包停留在緩存中t秒(用戶可自定義)以后，其優(yōu)先權(quán)就提高到次優(yōu)先級(jí)。
(5)、采用79跳的跳頻通信技術(shù)和功率控制技術(shù)，一方面提高藍(lán)牙通信的抗干擾能力，另一方面減少能耗；采用1/3比例前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，一旦數(shù)據(jù)在傳送過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤，在接收端可以自動(dòng)恢復(fù)錯(cuò)誤，無(wú)須重傳，從而提高通信的可靠性，避免重發(fā)延遲；采用金屬殼體屏蔽措施避免或減少現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)設(shè)備中元器件的干擾影響。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二采用的技術(shù)方案是這樣的即一種包括現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊以及現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置，實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的無(wú)線通信與控制，以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器包括微處理器、藍(lán)牙模塊、數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、Flash存儲(chǔ)器以及以太網(wǎng)控制器模塊，其中藍(lán)牙模塊、數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊以及以太網(wǎng)控制器模塊通過(guò)其接口電路分別與微處理器的串行通信接口連接；現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊包括微處理器、Flash存儲(chǔ)器、藍(lán)牙模塊、射頻天線、電源模塊和提供RS232、RS485、USB三種接口模塊供選擇的接口模塊；其中藍(lán)牙模塊和接口模塊分別通過(guò)其接口電路與微處理器的串行通信接口連接；現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置包括微處理器、Flash存儲(chǔ)器、藍(lán)牙模塊、以太網(wǎng)控制器模塊、液晶顯示模塊、射頻天線和電源模塊。其中藍(lán)牙模塊、Flash存儲(chǔ)器、液晶顯示模塊和以太網(wǎng)控制器模塊分別通過(guò)其接口電路與微處理器的串行通信接口連接；現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊通過(guò)藍(lán)牙自動(dòng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊之間、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器之間的數(shù)據(jù)通信，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器的有線接口實(shí)現(xiàn)與有線控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信。
本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器的工作原理(圖3)是打開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器的電源開(kāi)關(guān)時(shí)，首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢。自檢通過(guò)后，一方面微處理器自動(dòng)對(duì)藍(lán)牙進(jìn)行初始化(圖5)，并在其覆蓋范圍內(nèi)自動(dòng)搜尋另一帶有藍(lán)牙芯片的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；若有，則各自的鏈路管理器就會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)方，當(dāng)雙方通過(guò)了鑒權(quán)和認(rèn)證后，則自動(dòng)建立通信關(guān)系。同時(shí)，若覆蓋范圍內(nèi)有多個(gè)帶有藍(lán)牙芯片的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，則這些設(shè)備自動(dòng)組成藍(lán)牙控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信。另一方面，微處理器自動(dòng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器的以太網(wǎng)接口進(jìn)行檢測(cè)(圖6)，若檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有網(wǎng)線相連，則對(duì)以太網(wǎng)口進(jìn)行初始化，并建立連接關(guān)系，并實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信。在需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集時(shí)，將A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端口通過(guò)外圍接口電路與被采集對(duì)象相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊獲得啟動(dòng)命令后采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并交給微處理器進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)一方面根據(jù)系統(tǒng)程序的要求，通過(guò)藍(lán)牙模塊或以太網(wǎng)口發(fā)送給相關(guān)控制設(shè)備或數(shù)據(jù)庫(kù)；另一方面根據(jù)系統(tǒng)程序的要求，將處理后的數(shù)據(jù)傳給控制程序。在需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，將D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端口通過(guò)外圍接口電路與被控對(duì)象相連，控制程序?qū)⒔?jīng)過(guò)運(yùn)算后的控制指令發(fā)給D/A轉(zhuǎn)換模塊，D/A轉(zhuǎn)換模塊接收到控制指令后轉(zhuǎn)化為模擬控制量傳送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備按照控制指令進(jìn)行工作。若需要對(duì)開(kāi)關(guān)量/數(shù)字量進(jìn)行輸入輸出操作時(shí)，系統(tǒng)直接利用微處理器上具有緩存功能的IO口通過(guò)外圍接口電路與被控(或被采集)對(duì)象相連，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量/數(shù)字量的輸入輸出操作。為了使現(xiàn)場(chǎng)操作人員能觀察系統(tǒng)的運(yùn)行情況，液晶顯示模塊將顯示各模塊的工作狀態(tài)。
本實(shí)發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊提供嵌入式和外掛式兩種連接模式，其工作原理是根據(jù)自動(dòng)化過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信接口情況選擇嵌入或外掛模式，將現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)匹配的接口進(jìn)行連接，連接好后打開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊的電源開(kāi)關(guān)，通信模塊的微處理器就自動(dòng)對(duì)藍(lán)牙進(jìn)行初始化(圖5)，并在其覆蓋范圍內(nèi)自動(dòng)搜尋另一帶有藍(lán)牙芯片的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；若有，則各自的鏈路管理器就會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)方，當(dāng)雙方通過(guò)了鑒權(quán)和認(rèn)證后，則自動(dòng)建立通信關(guān)系。同時(shí)，若覆蓋范圍內(nèi)有多個(gè)帶有藍(lán)牙芯片的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，則這些設(shè)備自動(dòng)組成藍(lán)牙控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信。
本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置的工作原理是用以太網(wǎng)線(也可選用RS232或RS485或USB進(jìn)行連接)將現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置與有線控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，連接好后打開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置塊的電源開(kāi)關(guān)，一方面接入裝置的微處理器自動(dòng)對(duì)藍(lán)牙進(jìn)行初始化(圖5)，并在其覆蓋范圍內(nèi)自動(dòng)搜尋另一帶有藍(lán)牙芯片的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；若有，則各自的鏈路管理器就會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)方，當(dāng)雙方通過(guò)了鑒權(quán)和認(rèn)證后，則自動(dòng)建立通信關(guān)系。同時(shí)，若覆蓋范圍內(nèi)有多個(gè)帶有藍(lán)牙芯片的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，則這些設(shè)備自動(dòng)組成藍(lán)牙控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信。另一方面，接入裝置的微處理器自動(dòng)對(duì)以太網(wǎng)接口(或RS232接口或RS485接口或USB接口)進(jìn)行初始化(圖6)，與有線控制網(wǎng)絡(luò)建立連接，并實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與有線控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信。
本發(fā)明充分利用了藍(lán)牙技術(shù)使用方便、兼容性好、系統(tǒng)穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、輻射小等獨(dú)特性能，構(gòu)建出基于藍(lán)牙技術(shù)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種設(shè)備的無(wú)線控制，并實(shí)現(xiàn)與各種藍(lán)牙設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)其它網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信。使得各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備無(wú)需電纜即可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)或與控制網(wǎng)絡(luò)連接，組網(wǎng)靈活、方便，同時(shí)又增加了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的靈活性和可移動(dòng)性。
附圖2為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙設(shè)備與以太控制網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)通信的工作原理示意圖；附圖3優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)換流程示意圖；附圖4為藍(lán)牙控制器的軟件結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙設(shè)備之間通信流程示意圖；附圖6為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙設(shè)備與有線設(shè)備數(shù)據(jù)交換示意圖；附圖7為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器的原理結(jié)構(gòu)框圖；附圖8為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器實(shí)施例的原理結(jié)構(gòu)框圖；附圖9為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器實(shí)施例的電路總圖；附

圖10為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器實(shí)施例的接口圖；附圖11為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器實(shí)施例的藍(lán)牙通信電路圖；附圖12為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換電路圖；附圖13為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換電路圖；附圖14為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器實(shí)施例的液晶顯示電路圖；附圖15為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換電路圖；現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器的附圖中U16是數(shù)據(jù)鎖存器；U17是A/D轉(zhuǎn)換模塊；U19是+3.3V電源生成芯片；U20是5V電源生成芯片；U21是+3.3V和5V電源監(jiān)控芯片；U22是藍(lán)牙模塊；U23是D/A轉(zhuǎn)換模塊；U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U15是光電隔離器件；JP1是液晶顯示接口；J1、J2是Rabbit2200核心模塊引出線接口；U18A是/RD或/WR選擇方式。
附圖16為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊的原理結(jié)構(gòu)框圖；附圖17為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊實(shí)施例的電路圖；附圖17中U1是微型控制器；U2是地址鎖存器；U3是靜態(tài)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器；U4是四總線緩沖器；U5是藍(lán)牙芯片；U6是3.3V電源轉(zhuǎn)換芯片；U7是5V電源轉(zhuǎn)換芯片；U8是串口轉(zhuǎn)換芯片。
附圖18為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信接入裝置的原理結(jié)構(gòu)框圖；附圖19-23為本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信接入裝置實(shí)施例的電路圖；附圖19-23中U1是微型控制器；U2是地址鎖存器；U3是靜態(tài)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器；U4是四總線緩沖器；U5是藍(lán)牙芯片；U6是3.3V電源轉(zhuǎn)換芯片U7是5V電源轉(zhuǎn)換芯片；U8是串口轉(zhuǎn)換芯片。
現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器的實(shí)施例中所述芯片采用的型號(hào)微處理器為Rabbit2200核心模塊，該模塊集成了Flash存儲(chǔ)器和以太網(wǎng)控制器；藍(lán)牙模塊為ROK101 007或ROK 101 008；A/D轉(zhuǎn)換模塊為MAX197；D/A轉(zhuǎn)換模塊為AD5320；液晶顯示模塊為VPG12864；數(shù)據(jù)鎖存器為74F245；+3.3V和5V電源監(jiān)控芯片為T(mén)PS3307；+3.3V電源生成芯片為T(mén)PS7150；5V電源生成芯片為T(mén)PS7150；光電隔離器件為OPTOISO1；/RD或/WR方式選擇為74F00。
現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊實(shí)施例中所述芯片采用的型號(hào)微型控制器為W78LE58；地址鎖存器為74LS373；靜態(tài)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器為62256；四總線緩沖器為CT74LS126；藍(lán)牙芯片為ROK 101 008；3.3V電源轉(zhuǎn)換芯片為MAX640；5V電源轉(zhuǎn)換芯片LM7805CK；串口轉(zhuǎn)換芯片MAX232；JP1是PLUG電源接口；J1是DB9串口(RS232接口)。
現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信接入裝置實(shí)施例中所述芯片采用的型號(hào)微型控制器為W78LE58；地址鎖存器為74LS373；靜態(tài)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器為62256；四總線緩沖器為CT74LS126；藍(lán)牙芯片為ROK 101 008；3.3V電源轉(zhuǎn)換芯片為MAX640；5V電源轉(zhuǎn)換芯片LM7805CK；串口轉(zhuǎn)換芯片MAX232；JP1是PLUG電源接口；J1是DB9串口(RS232接口)。
本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器的實(shí)施例如圖7--15所示，主要組成部分包括Rabbit2200核心模塊、藍(lán)牙模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊；D/A轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、電源監(jiān)控芯片、電源生成芯片和光電隔離器件。
本發(fā)明中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器的實(shí)施例中藍(lán)牙模塊采用的串口波特率是57600bps；微處理器的工作頻率是22.1184MHz；藍(lán)牙模塊的工作電壓是3.3V，這需要一個(gè)5V到3.3V的電壓轉(zhuǎn)換電路；圖中芯片沒(méi)有標(biāo)明電源引線的都是提供5V電壓。
本實(shí)用新型中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊的實(shí)施例如圖16、17所示，主要組成部分包括微處理器、Flash存儲(chǔ)器、藍(lán)牙模塊、射頻天線、RS232接口模塊和電源模塊。
在本現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊實(shí)施例中藍(lán)牙模塊采用的串口波特率是57600bps；微處理器的工作頻率是22.1184MHz；藍(lán)牙模塊的工作電壓是3.3V，這需要一個(gè)5V到3.3V的電壓轉(zhuǎn)換電路；圖中芯片沒(méi)有標(biāo)明電源引線的都是提供5V電壓。
本實(shí)用新型中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信接入裝置的實(shí)施例如圖18、19所示，主要組成部分包括微處理器、Flash存儲(chǔ)器、藍(lán)牙模塊、射頻天線、RS232接口模塊和電源模塊。
在本現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信接入裝置實(shí)施例中藍(lán)牙模塊采用的串口波特率是57600bps；微處理器的工作頻率是22.1184MHz；藍(lán)牙模塊的工作電壓是3.3V，這需要一個(gè)5V到3.3V的電壓轉(zhuǎn)換電路；圖中芯片沒(méi)有標(biāo)明電源引線的都是提供5V電壓。
本發(fā)明具有的以下特點(diǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性好、可靠性高；兼容性好，使用方便，可直接與傳感器、執(zhí)行器、變送器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接；系統(tǒng)穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)；功耗低，環(huán)保性好；系統(tǒng)集成度高，提供了藍(lán)牙和以太網(wǎng)兩種通信方式，集成有A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換兩種轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、對(duì)象控制等多功能；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可靈活、方便、快速、自動(dòng)地組建自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備應(yīng)用靈活、可移動(dòng)性強(qiáng)；模塊或裝置小巧，輕便，機(jī)械特性較高等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線或/和有線混合數(shù)據(jù)通信的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制方法，方法包括(1)、設(shè)立包括微處理器、藍(lán)牙模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊及以太網(wǎng)控制器模塊的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器；或/和設(shè)立包括微處理器、藍(lán)牙模塊、以太網(wǎng)控制器模塊的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置；設(shè)立包括微處理器、藍(lán)牙模塊、射頻天線和提供RS232、RS485、USB三種接口模塊供選擇的接口模塊的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊；(2)、由現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器通過(guò)有線接口直接與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其它現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器進(jìn)行有線連接，或/和通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)藍(lán)牙控制器的藍(lán)牙無(wú)線連接帶有藍(lán)牙通信模塊的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，或/和通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置的藍(lán)牙無(wú)線連接帶有藍(lán)牙通信模塊的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及交換的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制；或/和通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)藍(lán)牙控制器自身的以太網(wǎng)口與有線控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；(3)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊嵌入或外掛到現(xiàn)場(chǎng)智設(shè)備上而構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙自動(dòng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器之間的數(shù)據(jù)通信，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器通過(guò)有線接口實(shí)現(xiàn)與有線控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信；(4)、在藍(lán)牙通信協(xié)議與以太網(wǎng)通信協(xié)議的應(yīng)用層引用了優(yōu)先級(jí)技術(shù)、優(yōu)先權(quán)轉(zhuǎn)換技術(shù)及套接字映射技術(shù)解決現(xiàn)場(chǎng)控制中的通信實(shí)時(shí)性問(wèn)題；其中，套接字映射接口提供實(shí)時(shí)控制應(yīng)用服務(wù)與UDP(TCP)/IP之間的映射方法；所述應(yīng)用層增加了應(yīng)用層服務(wù)和套接字映射接口對(duì)象兩個(gè)部分，其中應(yīng)用層服務(wù)包括為用戶應(yīng)用進(jìn)程間的數(shù)據(jù)通信提供的接口的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)服務(wù)，而套接字映射接口則是應(yīng)用層服務(wù)與UDP(TCP)層的接口；在發(fā)送端用戶應(yīng)用進(jìn)程在調(diào)用應(yīng)用層服務(wù)時(shí)，提供所有服務(wù)所需要的參數(shù)，然后由應(yīng)用層服務(wù)將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼后，傳給套接字映射接口，調(diào)用UDP(TCP)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)把數(shù)據(jù)發(fā)送出去；在接收端應(yīng)用層套接字映射接口收到來(lái)自通信端口的數(shù)據(jù)后，上傳給應(yīng)用層服務(wù)，由應(yīng)用層服務(wù)根據(jù)服務(wù)報(bào)文中的目的應(yīng)用進(jìn)程標(biāo)識(shí)ID，而將接收到的數(shù)據(jù)傳送到用戶層中相應(yīng)的用戶應(yīng)用進(jìn)程，由用戶應(yīng)用進(jìn)程對(duì)相應(yīng)的參量進(jìn)行更新和進(jìn)一步的處理；采用最低優(yōu)先級(jí)通過(guò)優(yōu)先權(quán)轉(zhuǎn)換技術(shù)來(lái)避免優(yōu)先權(quán)比較低的數(shù)據(jù)包被無(wú)限制地被推遲發(fā)送；(5)、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性調(diào)整包括采用79跳的跳頻通信、功率控制技術(shù)和采用1/3比例前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)增強(qiáng)抗干擾能力、提高可靠性和容錯(cuò)性、減少能耗、自動(dòng)糾正錯(cuò)誤和避免重發(fā)延遲；并采用金屬殼體屏蔽措施避免或減少現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)設(shè)備中元器件的干擾影響。
2.一種基于藍(lán)牙技術(shù)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器包括微處理器、藍(lán)牙模塊、數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、Flash存儲(chǔ)器以及以太網(wǎng)控制器模塊，其中藍(lán)牙模塊、數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊以及以太網(wǎng)控制器模塊通過(guò)其接口電路分別與微處理器的串行通信接口連接；現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊包括微處理器、Flash存儲(chǔ)器、藍(lán)牙模塊、射頻天線、電源模塊和提供RS232、RS485、USB三種接口模塊供選擇的接口模塊；其中藍(lán)牙模塊和接口模塊分別通過(guò)其接口電路與微處理器的串行通信接口連接；現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置包括微處理器、Flash存儲(chǔ)器、藍(lán)牙模塊、以太網(wǎng)控制器模塊、液晶顯示模塊、射頻天線和電源模塊。其中藍(lán)牙模塊、Flash存儲(chǔ)器、液晶顯示模塊和以太網(wǎng)控制器模塊分別通過(guò)其接口電路與微處理器的串行通信接口連接現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊通過(guò)藍(lán)牙自動(dòng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊之間、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器之間的數(shù)據(jù)通信，構(gòu)成無(wú)線通信自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置或現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器通過(guò)有線接口實(shí)現(xiàn)與有線控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信，構(gòu)成無(wú)線/有線混合通信自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線或/和有線混合數(shù)據(jù)通信的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制方法主要包括設(shè)立現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置及現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊；在藍(lán)牙通信協(xié)議與以太網(wǎng)通信協(xié)議的應(yīng)用層進(jìn)行優(yōu)先級(jí)的定義與處理、優(yōu)先權(quán)轉(zhuǎn)換、套接字映射接口等技術(shù)來(lái)適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制的各種要求。本發(fā)明涉及的基于藍(lán)牙技術(shù)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙控制器、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙接入裝置及現(xiàn)場(chǎng)級(jí)藍(lán)牙通信模塊。本發(fā)明可以無(wú)需電纜連接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制，并易于與其它網(wǎng)絡(luò)連接，在組網(wǎng)靈活、方便的同時(shí)，又增加了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的靈活性、可移動(dòng)性、適應(yīng)性和抗干擾性。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1455523SQ0311798
公開(kāi)日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者王平 申請(qǐng)人:王平