專利名稱：一種支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一種支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊，涉及紅外技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、Zigbee技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)、GSM技術(shù)、嵌入式技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，同時(shí)還可以擴(kuò)展其他無(wú)線通信技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著通信和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，短距離無(wú)線通信技術(shù)日益成熟。短距離無(wú)線通信技術(shù)是一種在較短距離內(nèi)通信收發(fā)雙方通過無(wú)線電波傳輸信息的通信技術(shù)。短距離無(wú)線技術(shù)的特點(diǎn)有或基于傳輸速度、距離、能耗的特殊要求；或著眼于功能的擴(kuò)充性；或符合某些單一應(yīng)用的特殊要求等。下面為目前幾種常用的短距離無(wú)線技術(shù)和GSM技術(shù)。紅外技術(shù)采用人眼看不到的紅外光傳輸信息，通常有效距離2米，發(fā)射角一般不 超過20度，速度可達(dá)16Mbit/s。紅外技術(shù)采用具有方向性的點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，數(shù)據(jù)傳輸干擾少，速度快，保密性強(qiáng)，價(jià)格便宜。但是紅外技術(shù)只限于兩臺(tái)設(shè)備通訊，無(wú)法靈活組網(wǎng)，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)兩個(gè)設(shè)備之間不能有阻擋物，有效距離小。藍(lán)牙技術(shù)采用無(wú)線電射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的無(wú)線互連，有穿透能力，信息能夠全方位傳送。藍(lán)牙技術(shù)使用2. 4GHz的ISM頻段，最大傳輸率IMBit/s，采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，具有非?？煽康臄?shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸能力。但是一個(gè)藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)同時(shí)連接的最大設(shè)備數(shù)為8個(gè)，藍(lán)牙技術(shù)更強(qiáng)調(diào)設(shè)備之間的連接，而不是客戶機(jī)與服務(wù)器之間的連接。Zigbee技術(shù)使用2. 4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)，基本傳輸速率是250KBit/s。當(dāng)傳輸速率降低到28KBit/s時(shí)，傳輸距離可達(dá)到134m，并獲得更高的可靠性。另外，Zigbee技術(shù)支持254個(gè)模塊協(xié)同組網(wǎng)。與藍(lán)牙相比，Zigbee傳輸速率慢，功率及費(fèi)用低，更好地支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動(dòng)化應(yīng)用。Wi-Fi技術(shù)是一種支持多用戶的無(wú)線通信技術(shù)，具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率。Wi-Fi的連接速度一般在幾十到幾百M(fèi)Bit/s，信號(hào)不受墻壁阻隔，但在建筑物內(nèi)的有效傳輸距離小于戶外傳輸距離。理論上用戶位于一個(gè)接入點(diǎn)周邊范圍內(nèi)就可以通過Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)。目前Wi-Fi技術(shù)主要應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、酒店、商場(chǎng)等公共熱點(diǎn)場(chǎng)所。GSM技術(shù)也稱為全球移動(dòng)通信技術(shù)，使用850MHz、900MHz、1800MHz及1900MHz等幾個(gè)頻段，采用數(shù)字通信技術(shù)、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，使通信質(zhì)量得以保證，傳輸速度為
9.6KBit/s，根據(jù)天線和傳播條件有效傳輸距離從百米以下到數(shù)十公里。具有安全性高、網(wǎng)絡(luò)容量大、通話清晰、穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏等特點(diǎn)。GSM技術(shù)被廣泛用于全球手機(jī)通信。數(shù)字家庭、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和智能交通等應(yīng)用中通信方式繁多、模塊數(shù)量大，因此需要網(wǎng)關(guān)和每種通信模塊需要可擴(kuò)展的支持多種通信方式。傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)和通信模塊的接口設(shè)計(jì)復(fù)雜，且不具有擴(kuò)展性。為了解決這些問題，一種支持多通信方式，采用層次化、模塊化的思想將每種無(wú)線通信方式以堆疊的形式統(tǒng)一集成在一起的智能通信模塊勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊，該模塊其采用分層結(jié)構(gòu)，分為控制底板和無(wú)線通信模塊(藍(lán)牙通信模塊、Wi-Fi通信模塊、Zigbee通信模塊、GSM通信模塊和紅外通信模塊共五種模塊)。該模塊將無(wú)線通信方式以層次化和模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在每個(gè)無(wú)線通信模塊上，無(wú)線通信模塊以堆疊形式統(tǒng)一集成在控制底板上。并且該模塊提供一種定義良好的模塊接口，使得無(wú)線通信模塊和控制底板之間以及通信模塊和通信模塊之間都是可組合、可拆分的，實(shí)現(xiàn)在控制底板上插接I到5種通信模塊的堆疊擴(kuò)展，并且每個(gè)模塊都是即插即用的。其應(yīng)用就是方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)字家庭、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和智能交通等應(yīng)用中智能網(wǎng)關(guān)的多種通信方式的按需擴(kuò)展和即插即用功能。本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施方案如下一種支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊，采用分層結(jié)構(gòu)，分為控制底板和無(wú)線通信模塊，無(wú)線通信模塊包括藍(lán)牙通信模塊、Wi-Fi通信模塊、Zigbee通信模塊、GSM通信模塊和紅外通信模塊共五種模塊。控制底板，包括電池插槽、微處理器、外圍電路和模塊接口。模塊接口是控制底板與每個(gè)通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的接口，提供電源接口、各個(gè)模塊的交互接口、擴(kuò)展接口共三個(gè)部分的接口，由32個(gè)插孔組成，具體如下1、2孔連接電源線，為上層通信模塊提供電源連接；3-7分別作為藍(lán)牙、Wi-Fi、Zigbee、GSM和紅外通信模塊的片選管腳；8-11孔用于藍(lán)牙通信模塊的連接控制；12-17孔用于Wi-Fi通信模塊的連接控制；18-23孔用于Zigbee通信模塊的連接控制；24、25孔用于GSM通信模塊的連接控制；26,27孔用于紅外通信模塊的連接控制；28-32孔用于擴(kuò)展其他通信模塊。無(wú)線通信模塊，包括藍(lán)牙通信模塊、Wi-Fi通信模塊、Zigbee通信模塊、GSM通信模塊和紅外通信模塊共五種模塊。藍(lán)牙通信模塊，主要由藍(lán)牙控制芯片、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針，32個(gè)插針按順序直接插向下層通信模塊或控制底板的32個(gè)插孔，32個(gè)插孔用于擴(kuò)展其他通信模塊；32個(gè)插針中，1、2、3針與下層通信模塊或控制底板相連，為藍(lán)牙通信模塊提供電源信號(hào)和和片選使能信號(hào)；8-11針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制藍(lán)牙通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展。Wi-Fi通信模塊，主要由Wi-Fi控制芯片、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針；32個(gè)插針中，I、2、4針與下層通信模塊或控制底板相連，為Wi-Fi通信模塊提供電源信號(hào)和片選使能信號(hào)；12-17針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制Wi-Fi通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展。Zigbee通信模塊，主要由Zigbee控制芯片、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針；32個(gè)插針中，1、2、5針與下層通信模塊或控制底板相連為Zigbee通信模塊提供電源信號(hào)和片選使能信號(hào)；18-23針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制Zigbee通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展。、
GSM通信模塊，主要由GSM控制芯片、GSM卡以及卡槽、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針；32個(gè)插針中，1、2、6針與下層通信模塊或控制底板相連為GSM通信模塊提供電源信號(hào)和和片選使能信號(hào)；24、25針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制GSM通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展。紅外通信模塊，主要由紅外收發(fā)器、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針；32個(gè)插針中，1、2、7針與下層通信模塊或控制底板相連為紅外通信模塊提供電源信號(hào)和和片選使能信號(hào)；26、27針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制紅外通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展?！N支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊中的模塊接口為每個(gè)通信模塊分配了一個(gè)片選管腳。當(dāng)該模塊工作時(shí)，控制底板上的控制器通過片選管腳來判斷該模塊上是否擁有相應(yīng)的通信模塊。當(dāng)通信模塊堆疊工作時(shí)，如果將某一個(gè)通信模塊插到控制底板或者其他已經(jīng)與控制底板相連的模塊上，該通信模塊的片選管腳就會(huì)被置0，從而該模塊連通，通知控制底板的控制器該通信模塊可以開始工作。
該模塊將無(wú)線通信方式以層次化和模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在每個(gè)無(wú)線通信模塊上，無(wú)線通信模塊以堆疊形式統(tǒng)一集成在控制底板上。并且該模塊提供一種定義良好的模塊接口，使得無(wú)線通信模塊和控制底板之間以及通信模塊和通信模塊之間都是可組合、可拆分的，實(shí)現(xiàn)在控制底板上插接I到5種通信模塊的堆疊擴(kuò)展，并且每個(gè)模塊都支持按需擴(kuò)展和即插即用。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是控制底板結(jié)構(gòu)示意圖。圖3a是藍(lán)牙通信模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3b是Wi-Fi通信模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3c是Zigbee通信模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3d是GSM通信模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3e是紅外通信模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_A是控制底板，I-B是無(wú)線通彳目模塊；2_A是控制地板電池插槽，2_B是微處理器，2-C是控制底板外圍電路，2-D是控制底板模塊接口 ；3-A是通信模塊外圍電路，3-B是通信模塊接口插針，3-C是通信模塊接口插孔。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施實(shí)例。支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊分為控制底板、藍(lán)牙通信模塊、Wi-Fi通信模塊、Zigbee通信模塊、GSM通信模塊和紅外通信模塊六部分。多通信方式擴(kuò)展性和智能性體現(xiàn)在該模塊將無(wú)線通信方式以層次化和模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在每個(gè)無(wú)線通信模塊上，無(wú)線通信模塊以堆疊形式統(tǒng)一集成在控制底板上?？刂频装鍖?duì)不同的上層通信模塊提供可組合、可拆分的即插即用功能，并且控制底板與上層通信模塊之間通過定義良好的模塊接口實(shí)現(xiàn)模塊控制和數(shù)據(jù)交互。
支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊整體工作流程如下a)在控制底板的電池插槽中放入電池，打開控制底板的電源開關(guān)，控制器中的程序循環(huán)檢測(cè)各片選引腳狀態(tài)。b)按引腳順序在控制底板的32線插孔上插入一個(gè)無(wú)線通信模塊，首先控制底板片選引腳判定哪個(gè)通信模塊插到控制底板，然后執(zhí)行相應(yīng)程序控制相應(yīng)無(wú)線通信模塊工作。c)控制器中的程序不斷循環(huán)檢測(cè)各片選引腳狀態(tài)，如果有新的通信模塊插入到模塊中，則相應(yīng)片選引腳置0，通信模塊連通，控制器控制新插入通信模塊工作。
d)如果插入的無(wú)線通信模塊不是本發(fā)明中給出的5種，則可根據(jù)擴(kuò)展引腳擴(kuò)展相 應(yīng)通信模塊應(yīng)用。 硬件設(shè)備參數(shù)設(shè)置硬件設(shè)備支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊分為控制底板、藍(lán)牙通信模塊、Wi-Fi通信模塊、Zigbee通信模塊、GSM通信模塊和紅外通信模塊六部分。參數(shù)配置a)控制底板· Samsung S3C6410 處理器，主頻 533MHz/667MHz ；· 128M 字節(jié) DDR 內(nèi)存；· IG 字節(jié) MLC NAND Flash ；· 12MHz、48MHz、27MHz、32. 768KHz 時(shí)鐘源； 一個(gè)復(fù)位按鍵； 一個(gè)開關(guān)； 一個(gè)電池插槽。b)藍(lán)牙模塊(HC-05) 采用 CSR BC4+8M FLASH 方案； 支持藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范2. O版本； 支持 USB2. O 協(xié)議； 頻率 2.4GHz。c) Wi-Fi 模塊(HLK-WIFI-M03) 無(wú)線標(biāo)準(zhǔn) IEEE802. llb/g ； 頻率范圍 2. 412 2. 484GHz ； 支持硬件RTS/CTS流控； 支持兩種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類型基礎(chǔ)網(wǎng)和自組網(wǎng)。d) Zigbee 模塊(CC2430) 高性能、低功耗的8051微控制器內(nèi)核； 適應(yīng) 2. 4GHz IEEE 802. 15. 4 的 RF 收發(fā)器； 極高的接收靈敏度和抗干擾性能；· 32/64/128 KB 閃存；· 8 KB/s RAM，具備在各種供電方式下的數(shù)據(jù)保持能力；
強(qiáng)大的DMA功能。e) GSM 模塊(TC351) 支持 GSM900MHZ 和 EGSM1800MHz 雙頻；籲支持?jǐn)?shù)據(jù)、短消息多種數(shù)據(jù)傳輸； 手機(jī) SM 卡；· SM 卡槽。f)紅外模塊 紅外發(fā)射管(L5IR5-45)；
紅外接收頭(W0038HL-26)。
權(quán)利要求
1. 一種支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊，采用分層結(jié)構(gòu)，分為控制底板和無(wú)線通信模塊，其特征在于， (1)控制底板，包括電池插槽、微處理器、外圍電路和模塊接口；模塊接口是控制底板與每個(gè)通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的接口，提供電源接口、各個(gè)模塊的交互接口、擴(kuò)展接口共三個(gè)部分的接口，由32個(gè)插孔組成；具體如下 .1、2孔連接電源線，為上層通信模塊提供電源連接； 3-7分別作為藍(lán)牙、Wi-Fi, Zigbee, GSM和紅外通信模塊的片選管腳； 8-11孔用于藍(lán)牙通信模塊的連接控制； 12-17孔用于Wi-Fi通信模塊的連接控制； 18-23孔用于Zigbee通信模塊的連接控制； .24,25孔用于GSM通信模塊的連接控制； .26,27孔用于紅外通信模塊的連接控制； 28-32孔用于擴(kuò)展其他通信模塊； (2)無(wú)線通信模塊，包括藍(lán)牙通信模塊、Wi-Fi通信模塊、Zigbee通信模塊、GSM通信模塊和紅外通信模塊共五種模塊； 藍(lán)牙通信模塊，主要由藍(lán)牙控制芯片、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針，32個(gè)插針按順序直接插向下層通信模塊或控制底板的32個(gè)插孔，32個(gè)插孔用于擴(kuò)展其他通信模塊；32個(gè)插針中，1、2、3針與下層通信模塊或控制底板相連，為藍(lán)牙通信模塊提供電源信號(hào)和和片選使能信號(hào)；8_11針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制藍(lán)牙通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展； Wi-Fi通信模塊，主要由Wi-Fi控制芯片、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針；32個(gè)插針中，1、2、4針與下層通信模塊或控制底板相連，為Wi-Fi通信模塊提供電源信號(hào)和片選使能信號(hào)；12-17針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制Wi-Fi通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展； Zigbee通信模塊，主要由Zigbee控制芯片、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針；32個(gè)插針中，I、2、5針與下層通信模塊或控制底板相連為Zigbee通信模塊提供電源信號(hào)和片選使能信號(hào)；18_23針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制Zigbee通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展； GSM通信模塊，主要由GSM控制芯片、GSM卡以及卡槽、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針；32個(gè)插針中，1、2、6針與下層通信模塊或控制底板相連為GSM通信模塊提供電源信號(hào)和和片選使能信號(hào)；24、25針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制GSM通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展； 紅外通信模塊,主要由紅外收發(fā)器、外圍電路和模塊接口組成；模塊接口包括32個(gè)插孔和32個(gè)插針；32個(gè)插針中，1、2、7針與下層通信模塊或控制底板相連為紅外通信模塊提供電源信號(hào)和和片選使能信號(hào)；26、27針與下層通信模塊或控制底板相連，進(jìn)而控制紅外通信模塊；剩余插針為插在其上的其他通信模塊提供擴(kuò)展。
全文摘要
一種支持多通信方式的堆疊式智能通信模塊，采用分層結(jié)構(gòu)，分為控制底板和無(wú)線通信模塊(藍(lán)牙通信模塊、Wi-Fi通信模塊、Zigbee通信模塊、GSM通信模塊和紅外通信模塊共五種模塊)。該模塊將無(wú)線通信方式以層次化和模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在每個(gè)無(wú)線通信模塊上，無(wú)線通信模塊以堆疊形式統(tǒng)一集成在控制底板上。并且該模塊提供一種定義良好的模塊接口，使得無(wú)線通信模塊和控制底板之間以及通信模塊和通信模塊之間都是可組合、可拆分的，實(shí)現(xiàn)在控制底板上插接1到5種通信模塊的堆疊擴(kuò)展，并且每個(gè)模塊都支持按需擴(kuò)展和即插即用。
文檔編號(hào)H04W88/06GK102710274SQ201210149908
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者賈少攀, 趙亮, 陳志奎 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)