一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)，特別涉及無(wú)線傳感網(wǎng)在照明、工業(yè)控制和電表類(lèi)領(lǐng)域應(yīng)用，具體給出了一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)在各行業(yè)應(yīng)用中越來(lái)越廣泛，并給各行業(yè)的應(yīng)用帶來(lái)更加便捷和智能的應(yīng)用模式，然而由于無(wú)線通信技術(shù)本身具有較高的技術(shù)門(mén)檻，各行業(yè)的企業(yè)在應(yīng)用無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)的時(shí)候，由于缺乏相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)從而難以開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定的無(wú)線傳感網(wǎng)產(chǎn)品，很大程度上限制了無(wú)線傳感網(wǎng)應(yīng)用的進(jìn)一步推廣和快速發(fā)展。
[0003]目前無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到各行業(yè)產(chǎn)品中的時(shí)候，通常是通過(guò)將無(wú)線模塊嵌入到產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)方法，這樣的應(yīng)用一方面需要用戶(hù)自己設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用電路和開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)，同時(shí)需要對(duì)無(wú)線模塊本身的性能和自主設(shè)計(jì)的電路之間的耦合和干擾情況了解比較深入，對(duì)于很大一部分的傳感網(wǎng)應(yīng)用行業(yè)企業(yè)，仍然存在一定的技術(shù)門(mén)檻而難以快速推出物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用廣品。
[0004]基于目前無(wú)線傳感網(wǎng)在各行業(yè)應(yīng)用中存在的難點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型提出了一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)功能完整、可擴(kuò)展性強(qiáng)、體積小巧，各行業(yè)用戶(hù)可以將節(jié)點(diǎn)搭配各自應(yīng)用的傳感器板，然后裝入設(shè)計(jì)好的外殼就可以快速形成產(chǎn)品，應(yīng)用門(mén)檻很低。同時(shí)本方案設(shè)計(jì)中是通過(guò)將電源供電部分、外接接口部分和射頻輸出部分設(shè)計(jì)成為獨(dú)立的單元并具有良好的重構(gòu)功能，大大降低了設(shè)計(jì)門(mén)檻，從而可以很大程度上滿足各行業(yè)的應(yīng)用需求和行業(yè)推廣。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]—種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)，其特征在于包括CC2530 S0C處理器和射頻單元、射頻通路切換單元、天線單元、程序燒寫(xiě)JTAG接口和外擴(kuò)接口單元、USB串口轉(zhuǎn)換單元、輸入操作和指示單元構(gòu)成。所述的CC2530 S0C處理器和射頻單元用于接收2.4G無(wú)線信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理器的控制命令通過(guò)內(nèi)部總線傳遞給無(wú)線收發(fā)器調(diào)制后發(fā)送出去，并采用表面貼片方式焊接在節(jié)點(diǎn)底板上；所述的射頻通路切換單元用于不同天線接口的選擇和切換；所述的程序燒寫(xiě)JTAG接口和外擴(kuò)接口單元，通過(guò)外接小型的JTAG座將VCC GND DDDC和RESET引腳引出并和JTAG燒寫(xiě)器連接進(jìn)行程序鏡像更新，所述的外擴(kuò)接口將CC2530S0C處理器上除射頻輸出以外的全部引腳引出以匹配多種外擴(kuò)單元電路；USB串口轉(zhuǎn)換單元將USB插口的差分信號(hào)引腳和CP2102的差分信號(hào)線連接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過(guò)雙向Buffer和CC2530的串口引腳連接實(shí)現(xiàn)PC端虛擬串口和CC2530 S0C處理器的通信。
[0006]進(jìn)一步地，所述的射頻通路和切換單元，是將差分射頻輸出信號(hào)通過(guò)一個(gè)由高頻電容電感構(gòu)成的LC巴倫電路轉(zhuǎn)換成單端射頻輸出，并在輸出點(diǎn)跨接一個(gè)0402封裝的射頻電容，再通過(guò)50歐姆射頻微帶線和板載PCB到F天線的饋電引腳相連，或者向下通過(guò)跨接一個(gè)0402的射頻電容連接底板上的SMA座中心饋電點(diǎn)，其中0402電容靠近LC巴倫單端輸出部分的焊盤(pán)重疊，從而使得兩種射頻連接方式在應(yīng)用中只選擇一種，實(shí)現(xiàn)射頻輸出的切換。
[0007]進(jìn)一步地，所述的程序燒寫(xiě)JTAG接口采用間距為1.27mm的2x5pin簡(jiǎn)牛排座，通過(guò)壓線頭軟排線和JTAG燒寫(xiě)器進(jìn)行連接；所述的外擴(kuò)接口單元采用間距為2_的2xl5pin雙排母和底板進(jìn)行焊接，并通過(guò)和擴(kuò)展板上排針對(duì)插的方式實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述的USB串口轉(zhuǎn)換單元，將MicroUSB的D-和D+引腳連接CP2102對(duì)應(yīng)的D-和D+引腳，然后將CP2102的TXD連接雙向緩沖區(qū)NC7WZ126的第一單元輸入引腳，并將第一單元的輸出引腳連接CC2530的RXD引腳，然后將CP2102的RXD連接雙向緩沖區(qū)NC7WZ126的第二單元輸出引腳，將第二單元的輸入引腳連接CC2530的TXD引腳。
[0009]進(jìn)一步地，所述的天線單元包含印制在底板上的PCB倒F天線，倒F天線的長(zhǎng)臂離板邊緣的距離0.4mm，天線短臂靠近地平面離地部分的距離為0.7mm，倒F天線的饋線部分寬度為0.5mm。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果:通過(guò)體積小巧的多功能通信節(jié)點(diǎn)，替換傳統(tǒng)的高價(jià)堆積式開(kāi)發(fā)板系統(tǒng)，使用者可以很大程度上降低開(kāi)發(fā)成本；同時(shí)由于體積小功能全且可以電池供電，安裝和攜帶非常方便，并支持在野外布設(shè)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試；通過(guò)天線切換設(shè)計(jì)使得開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景選擇低成本的板載天線或者高性能的鞭狀天線，進(jìn)一步擴(kuò)大系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的靈活性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)總體構(gòu)架框圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型的射頻支路切換設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3是本實(shí)用新型的JTAG簡(jiǎn)牛接口結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]本技術(shù)方案總體框圖如圖1所示。其中包含了核心的S0C處理芯片CC2530，其中包含了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.15.4無(wú)線收發(fā)器和一個(gè)51單片機(jī)處理核心。CC2530的引腳25和26輸出2.4G差分載波信號(hào)，通過(guò)一個(gè)0402封裝的18pf的高頻電容進(jìn)行信號(hào)耦合，傳遞到由0402封裝的2個(gè)高頻電感和2個(gè)高頻電容組成的LC巴倫，然后轉(zhuǎn)化為50歐姆特性阻抗的單端輸出，以方便連接目前大部分型號(hào)的天線。單端信號(hào)進(jìn)一步通過(guò)一個(gè)2.2pf的0402電容傳遞到板載PCB倒F天線的饋電口，由倒F天線發(fā)射2.4G射頻信號(hào)?？蛇x地，
2.2pf的0402高頻電容可以右轉(zhuǎn)90度后連接到一個(gè)50歐姆的PCB微帶線上，然后輸入到板上的SMA接口從而把信號(hào)輸送給連接在上面的鞭狀天線，實(shí)現(xiàn)更好的射頻通信性能。2.2pf電容靠近芯片一端的焊盤(pán)重疊，從而在使用的時(shí)候用戶(hù)互斥地選擇PCB倒F天線或者是SMA鞭狀天線中的一種。在2.2pf高頻電容和天線之間，預(yù)留了一個(gè)0402封裝的接地電容焊盤(pán)，以便后期進(jìn)行阻抗匹配，如圖2所示。當(dāng)從天線接收信號(hào)輸入到CC2530時(shí)，射頻信號(hào)通過(guò)相反的路徑輸入到CC2530的引腳25和26進(jìn)行處理。
[0016]在低成本應(yīng)用場(chǎng)合天線采用板載的PCB倒F天線，是一種印刷在底板上的天線結(jié)構(gòu)，本方案中倒F天線長(zhǎng)臂離PCB底板的邊緣為0.4_，天線短臂靠近地平面離地部分的距離為0.7mm，饋線部分寬度為0.5mm，從而可以最大程度地將射頻信號(hào)輸入到天線并輻射到空間中去，形成良好的發(fā)射和接收性能。
[0017]節(jié)點(diǎn)在調(diào)試和使用中需要燒寫(xiě)程序鏡像，這個(gè)還是由焊接在底板上的微型簡(jiǎn)牛插座實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)牛插座的引腳間距和信號(hào)線排列如圖3所示。同時(shí)底板上包含一個(gè)2xl5pin且間距為2mm的雙排母，將CC2530中除了射頻引腳外的端口通過(guò)這個(gè)雙排母引出，從而使得行業(yè)用戶(hù)可以靈活地插接不同的傳感器，實(shí)現(xiàn)多樣化的應(yīng)用。用戶(hù)自己的傳感器和執(zhí)行單元需要采用2mm間距的雙排針設(shè)計(jì)傳感器板或者是執(zhí)行器板，和節(jié)點(diǎn)上的排母對(duì)插后使用。
[0018]本技術(shù)方案中，設(shè)計(jì)了輸入和輸出的接口，從而方便用戶(hù)進(jìn)行個(gè)性化的操作和狀態(tài)指示，輸入部分采用微型的貼片按鈕布局在底板邊緣，通過(guò)0603封裝的上拉電阻連接到CC2530的RESET引腳和P0_0引腳。其中包含了復(fù)位按鈕和用戶(hù)自定義按鍵，用戶(hù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)調(diào)試的時(shí)候可以方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，并通過(guò)一個(gè)自定義按鈕給CC2530處理器發(fā)送指令控制處理器的行為。3個(gè)LED燈通過(guò)P0_0、P0_1、P0_4引腳連接到CC2530，并各自通過(guò)一個(gè)0603封裝470歐姆的電阻連接到電源正極，從而能夠?qū)崿F(xiàn)豐富的狀態(tài)指示功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)，其特征在于包括CC2530 SOC處理器和射頻單元、射頻通路切換單元、天線單元、程序燒寫(xiě)JTAG接口和外擴(kuò)接口單元、USB串口轉(zhuǎn)換單元、輸入操作和指示單元構(gòu)成；所述的CC2530 SOC處理器和射頻單元用于接收2.4G無(wú)線信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理器的控制命令通過(guò)內(nèi)部總線傳遞給無(wú)線收發(fā)器調(diào)制后發(fā)送出去，并采用表面貼片方式焊接在節(jié)點(diǎn)底板上；所述的射頻通路切換單元用于不同天線接口的選擇和切換；所述的程序燒寫(xiě)JTAG接口和外擴(kuò)接口單元，通過(guò)外接小型的JTAG座將VCC GND DDDC和RESET引腳引出并和JTAG燒寫(xiě)器連接進(jìn)行程序鏡像更新，所述的外擴(kuò)接口將CC2530SOC處理器上除射頻輸出以外的全部引腳引出以匹配多種外擴(kuò)單元電路；USB串口轉(zhuǎn)換單元將USB插口的差分信號(hào)引腳和CP2102的差分信號(hào)線連接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過(guò)雙向Buffer和CC2530的串口引腳連接實(shí)現(xiàn)PC端虛擬串口和CC2530 SOC處理器的通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的射頻通路和切換單元，是將差分射頻輸出信號(hào)通過(guò)一個(gè)由高頻電容電感構(gòu)成的LC巴倫電路轉(zhuǎn)換成單端射頻輸出，并在輸出點(diǎn)跨接一個(gè)0402封裝的射頻電容，再通過(guò)50歐姆射頻微帶線和板載PCB到F天線的饋電引腳相連，或者向下通過(guò)跨接一個(gè)0402的射頻電容連接底板上的SMA座中心饋電點(diǎn)，其中0402電容靠近LC巴倫單端輸出部分的焊盤(pán)重疊，從而使得兩種射頻連接方式在應(yīng)用中只選擇一種，實(shí)現(xiàn)射頻輸出的切換。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的程序燒寫(xiě)JTAG接口采用間距為1.27mm的2x5pin簡(jiǎn)牛排座，通過(guò)壓線頭軟排線和JTAG燒寫(xiě)器進(jìn)行連接；所述的外擴(kuò)接口單元采用間距為2_的2xl5pin雙排母和底板進(jìn)行焊接，并通過(guò)和擴(kuò)展板上排針對(duì)插的方式實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的USB串口轉(zhuǎn)換單元，將MicroUSB的D-和D+引腳連接CP2102對(duì)應(yīng)的D-和D+引腳，然后將CP2102的TXD連接雙向緩沖區(qū)NC7WZ126的第一單元輸入引腳，并將第一單元的輸出引腳連接CC2530的RXD引腳，然后將CP2102的RXD連接雙向緩沖區(qū)NC7WZ126的第二單元輸出引腳，將第二單元的輸入引腳連接CC2530的TXD引腳。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的天線單元包含印制在底板上的PCB倒F天線，倒F天線的長(zhǎng)臂離板邊緣的距離0.4mm，天線短臂靠近地平面離地部分的距離為0.7mm,倒F天線的饋線部分寬度為0.5_。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線傳感網(wǎng)多功能通信節(jié)點(diǎn)，包括CC2530？SOC處理器和射頻單元、射頻通路切換單元、天線單元、程序燒寫(xiě)JTAG和外擴(kuò)接口單元、USB串口轉(zhuǎn)換單元、輸入操作和指示單元構(gòu)成。SOC處理器和射頻單元用于接收2.4G無(wú)線信號(hào)并進(jìn)行處理，并將控制命令通過(guò)2.4G信號(hào)發(fā)送出去；射頻通路切換單元用于不同天線接口的切換；天線單元包括設(shè)計(jì)的板載PCB倒F天線和外接SMA天線；程序燒寫(xiě)JTAG接口和外擴(kuò)接口單元用于進(jìn)行程序的燒寫(xiě)和功能引腳的外擴(kuò)，輸入操作和指示單元用于通信節(jié)點(diǎn)輸入控制和輸出狀態(tài)顯示，從而使得通信節(jié)點(diǎn)在保持體積小巧的情況下，適用于無(wú)線傳感網(wǎng)多方面的應(yīng)用領(lǐng)域。
【IPC分類(lèi)】H04W84/18
【公開(kāi)號(hào)】CN205017594
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520737057
【發(fā)明人】姚國(guó)良
【申請(qǐng)人】嘉興泛聯(lián)通信技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年9月23日