专利名称：嵌入式无线网络监控终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线网络监控模块，特别涉及一种基于ZigBee的嵌入式无线网络监控终端。
背景技术：
工业无线通信技术是目前工业自动化领域的研究热点，可以将工厂、矿山中难以布线的传感器和控制器采用无线入网的方式进行网络监控，作为以太网的补充和延伸，这样大大加强了作业管理，并减低了成本。ZigBee短程无线网通信技术以其数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、 电池寿命长、功耗低、时延短、网络容量大的优势，成为近年来业界的研究热点之一，广泛应用在短距离低速率电子设备之间的数据传输。目前利用Zigbee (CC2530)的优越性和廉价特点实现了很多自组织网络，方便的实现网络区域的覆盖。
发明内容
本发明的目的是为了方便对工业现场、矿山中难以布线的传感器构成的无线局域网进行控制，而研制一种手持的无线网络监控终端，可以在线的将无线节点的运行状态显示于手持网络监控终端上，方便对无线网络的监控和维护。本发明采用的技术方案为嵌入式无线网络监控终端包括主控制模块、ZigBee无线通信模块、电源模块、LCD及按键操作模块和存储扩展模块，其特征是主控制模块由ARM处理器芯片、IOMHz晶体、32. 768KHz晶体、标准JTAG电路及外围电路构成，用于核心控制；ZigBee无线通信模块由ZigBee协议芯片、32MHz晶体、32. 768KHz晶体和天线构成，用于无线数据收发；电源模块为主控制模块、ZigBee协议芯片提供电源和参考电压；LCD及按键操作模块对无线网络进行控制和在线显示；存储扩展模块对ARM处理器的存储容量进行扩展；
所述的主控制模块中的ARM处理器芯片为三星公司的S3C44B0X微处理器主电路模块的工作电压为3. 3V ;所述标准JTAG电路与ARM处理器芯片连接作为仿真调试接口 ；
所述的ZigBee无线通信模块采用的是TI公司的新型无线数据收发芯片CC2530 ；所述的电源模块采用电池5V供电，利用LMl117-33芯片将电池提供的5V电源转换为3. 3V,利用LMl 117-25芯片将5V电压转换为2. 5V固定电压，为ARM处理器芯片及外围电路供电；所述的IXD及按键操作模块利用ARM处理器的IO端口，扩展IXD和按键操作，IXD采用3. 8英寸STN型彩色液晶屏，具有320 X 240像素显示；
所述的存储扩展模块采用HY57V641620扩展8M的SDRAM，利用HY29LV160扩展16M的FLASH ；
ARM处理器芯片S3C44B0X预制软件系统移植有嵌入式操作系统uC/0S_II和Mini⑶I用户图形界面，通过UART接口与CC2530进行通信，进行无线数据的收发，将采集数据显示于IXD上，ARM处理器接收按键控制，通过菜单选择控制无线网络的节点。
本发明的有益效果是手持无线网络监控终端便于实现移动用户通过无线网络对无线控制节点进行访问与监控，进行实时显示和在线操作，携带方便，显示直观。
图1是本发明的电路结构框 图2是本发明的存储器扩展电路；
图3是本发明的无线Zigbee芯片CC2530及其外围电路；
图4是本发明的电源电路；
图5是本发明的软件流程图。
具体实施例方式为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明
如图1至5所示，嵌入式无线网络监控终端主要由具有IXD控制器和UART串口通信设备的ARM处理器芯片S3C44B0X、CC2530无线数据收发器、标准JTAG电路、IXD电路、按键电路、电源电路、SDRAM和FLASH存储器扩展电路构成。主电路模块的工作电压是3. 3V，ARM处理器芯片VDDIO端输入电压为3. 3V ；ARM内核的工作电压是2. 5V，由电源模块产生的工作电源为芯片的VDD供电；标准JTAG电路通过连接ARM处理器芯片S3C44B0X实现仿真调试和程序下载；ARM处理器芯片CPU利用总线扩展外存SDRAM和FLASH，扩展内存并方便数据的非失易性存储；通过ARM处理器的IXD控制器，外接3. 8英寸STN型彩色液晶屏；通过ARM处理器的IO端口扩展按键接口，实现菜单控制；ARM处理器通过UART接口与无线Zigbee芯片CC2530相连，实现无线网络监控终端与各节点的数据通信。ARM处理器芯片电路，采用SAMSUNG公司的ARM7处理器S3C44B0X，这是一款集成有IXD控制器的ARM芯片，具有8KB的缓存。整个芯片的工作电压是3. 3VjARM内核的工作电压是2. 5V，其余IO部分和外围设备控制器是3. 3V供电。CPU的晶振采用32. 768KHz,RTL时钟采用10MHz。仿真调试部分采用标准的JTAG电路，可以调试及下载程序。LCD彩色液晶屏通过LCD控制器接口与ARM处理器相连，传输的信号包括帧同步信号、线性时钟、像素时钟、像素数据。按键电路通过按键的电平操作，将电平信号传递给ARM处理器的IO端口。如图2所示，为SDRAM和FLASH的存储器扩展电路，将ARM处理器的数据总线和地址总线分别于SDRAM和FLASH的对应接口相连，用于地址选取和数据传输。将ARM处理器与SDRAM相关的信号与SDRAM存储器相连，包括SDRAM时钟、SDRAM时钟使能、SDRAM片选信号、行列地址滤波信号、写使能信号。将ARM处理器与FLASH相关的信号与FLASH存储器相连，包括FLASH片选信号、读写使能信号、复位信号。如图3所示，为ZigBee无线通信模块，其中CC2530与AT91SAM7x256之间采用UART通信，通信管脚为TXDO和RXDO。CC2530本身连接两个时钟晶体，分别为32MHz和32. 768KHz。通信模块外接ZigBee无线数据收发天线。如图4所示，为系统的电源电路，嵌入式无线网络监控终端由电池5V供电。通过LM1117-33将5V电源转换为3. 3V电源， 为ARM芯片及外围电路、CC2530供电。通过LMl117-25将5V电源转换为2. 5V电源，为ARM内核供电。电源转换成功后，会点亮相应的发光二极管。如图5所示，为该模块的软件流程，系统周期性的采集模拟输入信号，整个软件系统移植有嵌入式操作系统uC/OS-1I和Mini⑶I用户图形界面，CC2530移植z_stack协议栈。监控终端接收到采集的ZigBee节点的信息，显示于监控终端的液晶屏上；使用按键操作，将控制信息发送给无线网络中的ZigBee节点。
在该模块上电后，程序首先进行整个硬件系统的初始化，使能ARM和CC2530，设置时钟和外围控制器，然后初始化嵌入式操作系统uC/OS-1I和MiniGUI用户图形界面，等待芯片就绪后，设置ZigBee相关参数，IXD显示初始化界面。利用嵌入式操作系统uC/OS-1I设置ZigBee节点信息采集时间，周期性的采集节点信号，将信号利用Mini⑶I显示于IXD屏幕上。嵌入式操作系统uC/OS-1I接收监控终端的按键操作，分析菜单命令，将控制信息发送至对应的ZigBee节点。根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
权利要求
1.嵌入式无线网络监控终端包括主控制模块、ZigBee无线通信模块、电源模块、IXD 及按键操作模块和存储扩展模块，其特征是主控制模块由ARM处理器芯片、IOMHz晶体、 32. 768KHz晶体、标准JTAG电路及外围电路构成，用于核心控制；ZigBee无线通信模块由 ZigBee协议芯片、32MHz晶体、32. 768KHz晶体和天线构成，用于无线数据收发；电源模块为主控制模块、ZigBee协议芯片提供电源和参考电压；LCD及按键操作模块对无线网络进行控制和在线显示；存储扩展模块对ARM处理器的存储容量进行扩展；所述的主控制模块中的ARM处理器芯片为三星公司的S3C44B0X微处理器主电路模块的工作电压为3. 3V ;所述标准JTAG电路与ARM处理器芯片连接作为仿真调试接口 ；所述的ZigBee无线通信模块采用的是TI公司的新型无线数据收发芯片CC2530 ； 所述的电源模块采用电池5V供电，利用LMl117-33芯片将电池提供的5V电源转换为3. 3V， 利用LMl 117-25芯片将5V电压转换为2. 5V固定电压，为ARM处理器芯片及外围电路供电； 所述的IXD及按键操作模块利用ARM处理器的IO端口，扩展IXD和按键操作，IXD采用3. 8英寸STN型彩色液晶屏，具有320X240像素显示；所述的存储扩展模块采用HY57V641620扩展8M的SDRAM，利用HY29LV160扩展16M的 FLASH ；ARM处理器芯片S3C44B0X预制软件系统移植有嵌入式操作系统uC/OS-1I和Mini⑶I 用户图形界面，通过UART接口与CC2530进行通信，进行无线数据的收发，将采集数据显示于IXD上，ARM处理器接收按键控制，通过菜单选择控制无线网络的节点。
全文摘要
本发明为嵌入式无线网络监控终端，由主控制模块、ZigBee无线通信模块、电源模块、LCD及按键操作模块和存储扩展模块构成，主控制模块由ARM处理器芯片、10MHz晶体、32.768kHz晶体、标准JTAG电路及外围电路构成，ZigBee无线通信模块由ZigBee协议芯片、32MHz晶体、32.768KHz晶体和天线构成，电源模块为主控制模块、ZigBee协议芯片提供电源和参考电压；LCD及按键操作模块对无线网络进行控制和在线显示；存储扩展模块对ARM处理器的存储容量进行扩展；本发明对ZigBee无线网络节点进行移动监控，具有按键和彩色液晶屏显示功能，实现对无线网络节点的监控、显示，便于网络维护，携带方便，显示直观。
文档编号H04W24/00GK103002474SQ201210490090
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者李萌, 杨彬, 陈维琨, 刘猛, 高明璋, 徐志山 申请人:中环天仪股份有限公司