一種便攜式網(wǎng)關(guān)模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種便攜式網(wǎng)關(guān)模塊，包括射頻功率放大芯片、平衡轉(zhuǎn)不平衡電路、無(wú)線協(xié)議控制芯片、以太網(wǎng)控制芯片、USB控制芯片、數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路和電源電路，電源電路與各個(gè)模塊及電路的電源輸入端連接，以太網(wǎng)控制芯片的數(shù)據(jù)傳輸端與無(wú)線協(xié)議控制芯片的SPI端口連接，數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路與無(wú)線協(xié)議控制芯片的I/0端口連接，USB控制芯片與無(wú)線協(xié)議控制芯片的USART端口連接，無(wú)線協(xié)議控制芯片的信號(hào)輸出端與平衡轉(zhuǎn)不平衡電路的信號(hào)輸入端連接，平衡轉(zhuǎn)不平衡電路的信號(hào)輸出端通過(guò)射頻功率放大芯片與天線連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過(guò)優(yōu)化內(nèi)核程序，實(shí)現(xiàn)了IEEE802.15.4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)絡(luò)及通用串行總線之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和通信，方便攜帶，使用靈活。
【專利說(shuō)明】一種便攜式網(wǎng)關(guān)模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種網(wǎng)關(guān)模塊，尤其涉及一種便攜式網(wǎng)關(guān)模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，基于IEEE802.15.4的無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)，其低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)使它在很多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)的應(yīng)用需要將數(shù)據(jù)匯聚到計(jì)算機(jī)處理、保存、顯示，由于兩者之間數(shù)據(jù)存在協(xié)議和物理接口的不匹配，必須通過(guò)具有協(xié)議和物理接口轉(zhuǎn)換功能的網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。目前此類設(shè)備，設(shè)計(jì)復(fù)雜，體積較大，實(shí)現(xiàn)成本高，協(xié)議轉(zhuǎn)換單一、支持物理接口少，不適應(yīng)無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)與計(jì)算機(jī)的多種方式連接，從而制約了無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)廣泛應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種便攜式網(wǎng)關(guān)模塊。
[0004]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0005]本實(shí)用新型包括射頻功率放大芯片、平衡轉(zhuǎn)不平衡電路、無(wú)線協(xié)議控制芯片、以太網(wǎng)控制芯片、USB控制芯片、數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路和電源電路，所述電源電路與各個(gè)模塊及電路的電源輸入端連接，所述以太網(wǎng)控制芯片的數(shù)據(jù)傳輸端與所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的SPI端口連接，所述數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路與所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的I/O端口連接，所述USB控制芯片與所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的USART端口連接，所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的信號(hào)輸出端與所述平衡轉(zhuǎn)不平衡電路的信號(hào)輸入端連接，所述平衡轉(zhuǎn)不平衡電路的信號(hào)輸出端通過(guò)所述射頻功率放大芯片與天線連接。
[0006]具體地，所述無(wú)線協(xié)議控制芯片內(nèi)包含無(wú)線射頻模塊和SOC片上系統(tǒng)；所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的型號(hào)為CC2530 ;所述以太網(wǎng)控制芯片的型號(hào)為W5500 ;所述USB控制芯片的型號(hào)為FT232RL ;所述射頻功率放大芯片的型號(hào)為RFX2401C。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0008]本實(shí)用新型是一種便攜式網(wǎng)關(guān)模塊，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型以CC2530、W5500、FT232RL三個(gè)芯片為核心，在長(zhǎng)9c m(長(zhǎng))*5cm(寬)的電路板上，通過(guò)優(yōu)化內(nèi)核程序，實(shí)現(xiàn)了 IEEE802.15.4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)絡(luò)及通用串行總線(USB)之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和通信，并且可以由UBS直接供電，方便攜帶，使用靈活。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2是無(wú)線協(xié)議芯片CC2530和功率放大芯片RFX2401C及其外圍電路；
[0011]圖3是以太網(wǎng)控制芯片W5500及其外圍電路；
[0012]圖4是USB控制芯片F(xiàn)T232RL和供電及其外圍電路；
[0013]圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施方式流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0015]如圖1所示:本實(shí)用新型包括型號(hào)為RFX2401C的射頻功率放大芯片、平衡轉(zhuǎn)不平衡電路、型號(hào)為CC2530且包含無(wú)線射頻模塊和SOC片上系統(tǒng)的無(wú)線協(xié)議控制芯片、型號(hào)為W5500的以太網(wǎng)控制芯片、型號(hào)為FT232RL的USB控制芯片、數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路和電源電路，電源電路與各個(gè)模塊及電路的電源輸入端連接，以太網(wǎng)控制芯片的數(shù)據(jù)傳輸端與無(wú)線協(xié)議控制芯片的SPI端口連接，數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路與無(wú)線協(xié)議控制芯片的I/O端口連接，USB控制芯片與無(wú)線協(xié)議控制芯片的USART端口連接，無(wú)線協(xié)議控制芯片的信號(hào)輸出端與平衡轉(zhuǎn)不平衡電路的信號(hào)輸入端連接，平衡轉(zhuǎn)不平衡電路的信號(hào)輸出端通過(guò)射頻功率放大芯片與天線連接。
[0016]數(shù)據(jù)處理、無(wú)線發(fā)射接收及外圍電路部分:集成了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051MCU和無(wú)線模塊的CC2530、32M晶振、復(fù)位電路、數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試接口 JTAG ；
[0017]射頻功率放大部分:平衡轉(zhuǎn)不平衡電路、收發(fā)雙向射頻功率放大芯片RFX2401C、天線；
[0018]以太網(wǎng)控制部分:以太網(wǎng)控制芯片W5500、25MHz晶振、網(wǎng)絡(luò)插座變壓器HA911105A(內(nèi)置指示燈);
[0019]USART轉(zhuǎn)換USB部分:USB控制芯片F(xiàn)T232RL、USB插座(B型)；
[0020]電源轉(zhuǎn)換部分:3.3V直流電壓轉(zhuǎn)換芯片AMS1117、濾波電路、LED電源指示；
[0021]型號(hào)CC2530的無(wú)線射頻模塊是應(yīng)用IEEE802.15.4協(xié)議的典型芯片，其片上系統(tǒng)(SoC)是高度集成的解決方案，僅需很少的外置元件，就可迅速構(gòu)建所需系統(tǒng)，該芯片集成了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051MCU、存儲(chǔ)器模塊、外設(shè)、時(shí)鐘和電源管理模塊，無(wú)線模塊，硬件支持CSMA/CA功能，具有多種低功耗模式。射頻頻率在2.4GHz頻段內(nèi)，通過(guò)軟件配置，設(shè)置16個(gè)信道中的任意一個(gè)信道使用。
[0022]型號(hào)RFX2401C的射頻功率放大芯片是工作在2.4GISM頻段，收發(fā)雙向射頻功率放大芯片，該芯片集成了功率放大器、低噪聲放大器、收發(fā)轉(zhuǎn)換電路、阻抗匹配電路、諧波濾波器。
[0023]型號(hào)W5500的以太網(wǎng)控制芯片是一款全硬件TCP/IP嵌入式以太網(wǎng)控制器，W5500集成了 TCP/IP協(xié)議棧，10/100M以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層(MAC)及物理層(PHY)。支持硬件TCP/IP協(xié)議、支持8個(gè)獨(dú)立的端口(Sockets)同時(shí)工作、內(nèi)部32K字節(jié)存儲(chǔ)器作TX/RX緩存、內(nèi)嵌lO/lOOBase TX以太網(wǎng)物理層，支持自動(dòng)應(yīng)答，工作電壓3.3V。與CC2530接口采用高速、高效率的SPI總線，W5500支持硬件TCP/IP協(xié)議，降低了 CC2530片上系統(tǒng)(SoC)軟件開(kāi)發(fā)的復(fù)雜度，同時(shí)減少了硬件開(kāi)銷。
[0024]型號(hào)為FT232RL的USB控制芯片，采用數(shù)據(jù)流向自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)判別和控制數(shù)據(jù)傳輸方向，USART端波特率為300-256000bps，且自動(dòng)偵測(cè)串口信號(hào)速率，USB端符合USBV1.0、1.1,2.0 標(biāo)準(zhǔn)。
[0025]如圖1所示:網(wǎng)關(guān)模塊由電源模塊提供+3.3V電壓，無(wú)線協(xié)議芯片CC2530內(nèi)部由無(wú)線射頻模塊、SoC (片上系統(tǒng))組成，無(wú)線協(xié)議控制芯片CC2530與以太網(wǎng)控制器W5500通過(guò)SPI接口實(shí)現(xiàn)通信連接;USB控制芯片F(xiàn)T232RL與無(wú)線協(xié)議控制芯片CC2530通過(guò)UASRT接口進(jìn)行通信；無(wú)線協(xié)議芯片CC2530與射頻功率放大芯片RFX2401C通過(guò)平衡轉(zhuǎn)不平衡電路連接；無(wú)線協(xié)議芯片CC2530的I/O引腳控制數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路。
[0026]如圖2所示:無(wú)線協(xié)議芯片CC2530是便攜式網(wǎng)關(guān)的核心模塊，其功能除了產(chǎn)生射頻信號(hào)，還具有數(shù)據(jù)處理，信號(hào)流控制。CC2530外圍電路:32MHz晶振電路、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試接口JTAG、復(fù)位電路、數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路。無(wú)線協(xié)議芯片CC2530外接電路:通過(guò)SPI接口與網(wǎng)絡(luò)控制芯片W5500連接，SPI接口傳送控制和數(shù)據(jù)字節(jié)、通過(guò)USART與USB控制芯片F(xiàn)T232RL連接，調(diào)制好的射頻由RF_P、RF_N送出，經(jīng)平衡轉(zhuǎn)不平衡電路接到收發(fā)雙向功率放大芯片RFX2401C的TXRX端，射頻信號(hào)接天線通過(guò)RFX2401C的ANT端。
[0027]如圖3所示:與以太網(wǎng)絡(luò)TCP/IP、UDP的連接，由以太網(wǎng)控制芯片W5500、W5500夕卜圍電路以及網(wǎng)絡(luò)插座變壓器HA911105A來(lái)實(shí)現(xiàn)。以太網(wǎng)控制芯片W5500與無(wú)線協(xié)議芯片CC2530連接通過(guò)SPI接口，W5500外圍電路:25MHz晶振電路、模式設(shè)置電路、電源濾波電路組成。W5500通過(guò)TXN、TXP、RXN、RXP與網(wǎng)絡(luò)插座變壓器HA911105A連接，HA911105A內(nèi)置兩個(gè)LED指示燈，連接到W5500的ACTLED引腳和LINKLED引腳。
[0028]如圖4所示--與USB通用串行總線連接，由USB控制芯片F(xiàn)T232RL、USB插座(B型)實(shí)現(xiàn)。USB控制芯片F(xiàn)T232RL與無(wú)線協(xié)議芯片CC2530連接通過(guò)USART接口，F(xiàn)T232RL通過(guò)USBDM引腳和USBDP引腳連接到USB插座。由二極管組成+5V電源雙路輸入，可以選擇外接+5V電源或者USB +5V電源。直流電壓轉(zhuǎn)換芯片AMS1117，將輸入的+5V電壓轉(zhuǎn)換為+3.3V電壓。
[0029]如圖5示:網(wǎng)關(guān)模塊的實(shí)施方式流程圖，網(wǎng)關(guān)模塊上電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，配置網(wǎng)關(guān)模塊的射頻頻率、以太網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、USATR連接速率，初始化完成后，進(jìn)入系統(tǒng)等待狀態(tài)。當(dāng)有低速率無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)中斷請(qǐng)求、以太網(wǎng)絡(luò)中斷請(qǐng)求、USB通用串行總線中斷請(qǐng)求的其中的任意一個(gè)中斷請(qǐng)求發(fā)生時(shí)，則提取數(shù)據(jù)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊。提供的數(shù)據(jù)處理模塊包括:IEEE802.15.4的低速率無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)數(shù)據(jù)處理模塊、以太網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊、USB通用串行總線數(shù)據(jù)處理模塊。整個(gè)方式實(shí)現(xiàn)了 IEEE802.15.4的低速率無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)、以太網(wǎng)絡(luò)TCP/IP、UDP、USB通用串行總線，三者之間任意的雙向數(shù)據(jù)傳輸。
[0030]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式網(wǎng)關(guān)模塊，其特征在于:包括射頻功率放大芯片、平衡轉(zhuǎn)不平衡電路、無(wú)線協(xié)議控制芯片、以太網(wǎng)控制芯片、USB控制芯片、數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路和電源電路，所述電源電路與各個(gè)模塊及電路的電源輸入端連接，所述以太網(wǎng)控制芯片的數(shù)據(jù)傳輸端與所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的SPI端口連接，所述數(shù)據(jù)狀態(tài)指示電路與所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的I/O端口連接，所述USB控制芯片與所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的USART端口連接，所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的信號(hào)輸出端與所述平衡轉(zhuǎn)不平衡電路的信號(hào)輸入端連接，所述平衡轉(zhuǎn)不平衡電路的信號(hào)輸出端通過(guò)所述射頻功率放大芯片與天線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式網(wǎng)關(guān)模塊，其特征在于:所述無(wú)線協(xié)議控制芯片內(nèi)包含無(wú)線射頻模塊和SOC片上系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式網(wǎng)關(guān)模塊，其特征在于:所述無(wú)線協(xié)議控制芯片的型號(hào)為 CC2530。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式網(wǎng)關(guān)模塊，其特征在于:所述以太網(wǎng)控制芯片的型號(hào)為 W5500。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式網(wǎng)關(guān)模塊，其特征在于:所述USB控制芯片的型號(hào)為FT232RL。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式網(wǎng)關(guān)模塊，其特征在于:所述射頻功率放大芯片的型號(hào)為 RFX2401C。
【文檔編號(hào)】H04L12/66GK203984449SQ201420446246
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】張林昆 申請(qǐng)人:張林昆