专利名称：无线个域网实时多通道数据监听器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线个域网实时多通道数据监听器，属于无线通信技术领域。
背景技术：
在无线个域网调试阶段，各个信号发送设备要发出的信息是以射频信号的方式发送 的，这不便于调试者观察信号的发送的情况，给调试带来不便，需要有一种仪器能够接收 射频信号，将接收到的射频信号还原为发送设备的发送信息，并形象地显示出来。无线个 域网数据监听器就是具备此功能的仪器，它将射频信号下变频解码后恢复出发送信息，并 将发送信息在计算机上显示出来。调试者可以很直观的观测发送的信息，能比较方便地分 析无线个域协议。
已有的无线个域网数据监听器结构比较简单。其基本结构是由无线接收模块加上微 处理器与计算机相连，见图l。
这种结构针对单个通道监听的情况，对于需要同时监听多个通道的情况就力不从心 了。然而随着无线个域网的发展，越来越多的无线设备使用了相同或者相邻的频率段，这 使得可以相互间的干扰越来越大，影响了设备的使用。对此采用跳频技术是一种比较有效 的解决方法，也是无线个域网发展的趋势。所谓跳频技术就是发送设备按照一定规律在不 同时段使用不同的频率段发送信息。对于采用跳频技术无线个域网的网络状况的观测需要 观测设备能同时监听多个频率段的数据情况，且这些数据必须保持严格的时间同步关系。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种无线个域网实时多通道数据监听器，为用户在调试过 程中提供有力的帮助，更方便的观测无线个域网网络状况，加速设计的测试。 本实用新型提出的无线个域网实时多通道数据监听器，包括-(l一l)信号处理单元，用于接收个域网中信号发送设备的射频信号，并对接收的 射频信号进行解调，得到监听数据，在监听数据中添加标识信息，根据计算机发送的控制 命令，将添加了标识信息的监听数据发送给计算机；
(l一2)供电单元，用于为信号处理单元提供所需的电源，供电单元与信号处理单 元相连；
(l一3)计算机，用于监听器使用者输入监听命令，根据监听命令向上述信号处理 单元发送控制命令，接收上述信号处理单元的添加了标识信息的监听数据，根据标识信息 分离出监听数据，并显示分离出的监听数据，计算机与信号处理单元相连。 上述数据监听器中的信号处理单元，包括
(2 — 1)N个无线接收模块，分别用于接收来自个域网中信号发送设备发射的射频信 号，经过下变频和采样后进行数字基带信号解调，得到监听数据，无线接收模块分别通过通信接口单元与现场可编程门阵列模块相连；
(2 — 2)现场可编程门阵列模块，用于根据微处理器发送的控制命令，为上述N个 无线接收模块分配监听的频率段，并读取各个无线接收模块得到的监听数据，给每个监听 数据添加标识信息，现场可编程门阵列模块通过通信接口单元与微处理器相连；
(2 — 3)微处理器，用于接收上述现场可编程门阵列模块添加标识信息的监听数据， 接收计算机发出的控制命令，并将该控制命令发送给上述现场可编程门阵列模块，微处理 器通过通信接口单元与计算机相连。
信号处理单元中的N个无线接收模块，每个无线接收模块包括
(3_1)天线，用于接收射频信号，天线与无线接收芯片相连，；
(3 — 2)无线接收芯片，用于对上述射频信号进行下变频操作，采样后得到数字基 带信号，对数字基带信号进行解调操作，得到监听数据，无线接收芯片与现场可编程门阵 列相连；
(3_3)时钟，用于产生上述无线接收芯片运行所需的时钟信号，时钟与无线接收 芯片相连。
信号处理单元中的现场可编程门阵列模块包括 (4一1)现场可编程门阵列芯片，用于根据微处理器发送的控制命令分配N个无线 接收模块监听的频率段，读取各个无线接收模块的监听数据以及给各个监听数据添加标识 信息，现场可编程门阵列芯片相应的管脚与配置存储器、时钟、无线接收模块中的无线接 收芯片相连；
(4_2)配置存储器，用于存储上述可编程门阵列芯片的配置信息，配置存储器与 现场可编程门阵列芯片相连；
(4一3)时钟，用于产生上述可编程门阵列芯片运行所需的时钟信号。 信号处理单元中的现场可编程门阵列芯片包括
(5 — 1) N个读取模块，用于读取上述N个无线接收模块得到的监听数据，N个读取 模块与对应的N个添加标识模块相连，通过通信接口单元与N个无线接收模块相连；
(5—2) N个添加标识模块，用于在读取模块得到的监听数据前面添加无线接收模块 接收到监听数据的时间、无线接收模块监听的频率段信息，得到添加标识的监听数据，N 个添加标识模块与传输模块、计时模块相连；
(5—3)传输模块，用于将上述N个添加标识模块得到的添加标识的监听数据逐个 传送至微处理器，传输模块通过通信接口单元与微处理器相连；
(5—4)计时模块，用于提供无线接收模块接收到射频信号的时间标识信息，计时 模块与现场可编程门阵列模块中的时钟相连；
(5 — 5)控制模块，用于接收微处理器发送的控制命令，当接收到配置命令时为N 个无线接收模块分配监听的频率段，当接收到开启或停止命令时，使读取模块、添加标识 模块、传输模块和计时模块开启或停止，控制模块分别与N个读取模块、N个添加标识模 块、传输模块以及计时模块均相连，并通过通信接口单元与N个无线接收模块相连。 信号处理单元中的微处理器，包括
5(6—1)微处理器芯片，用于接收现场可编程门阵列模块发送的添加标识的监听数据，
上传给计算机，同时接收计算机发送的控制命令，例如开启，停止，配置等，将控制命令 转发给现场可编程门阵列模块。微处理器芯片与非易失存储器、时钟相连，通过通信接口
单元与现场可编程门阵列模块、计算机相连，；
(6 — 2)非易失存储器，用于存储上述微处理器芯片的运行程序； (6—3)时钟，用于产生上述微处理器运行所需的时钟信号。 本实用新型提出的无线个域网实时多通道数据监听器，具有以下优点
1、 多通道同时监听。采用高性能的现场可编程门阵列将多个无线接收模块与微处理 器结合在一起，每个无线接收模块都代表一个通道，实现了多个通道同时独立的监听无线 数据。多个通道的监听数据通过微处理器能协调的上传至计算机显示。这完成了多个已有 的数据监听器完成的功能，节省了监听器数目，减少了所需设备，使得调试也更方便。
2、 实时性。采用高性能的现场可编程门阵列为监听数据添加标识信息，保证了多个 通道的监听数据的时间同步关系。这能更好的反应无线网络状况，是己有的数据监听器所 不具备的。
3、 可扩展性。通过改变接收模块的个数以及现场可编程门阵列的规模，可以改变监 听器的监听通道个数，这便于根据实际情况改变监听器的规模，达到节省成本的目的。
图1是已有的无线单通道数据监听器的结构框图。
图2是本实用新型设计的无线个域网实时多通道数据监听器的结构框图。
图3是本数据监听器所用的信号处理单元电路框图。
图4是本数据监听器中所用的无线接收模块的电路框图。
图5是本数据监听器所用的现场可编程门阵列模块的电路框图。
图6是本数据监听器所用的现场可编程门阵列芯片内部的电路框图。
图7是本数据监听器所用的微处理器电路框图。 '
具体实施方式
本实用新型提出的无线个域网实时多通道数据监听器，其结构框图如图2所示,包括 信号处理单元，用于接收个域网中信号发送设备的射频信号，并对接收的射频信号进行解 调，得到监听数据，在监听数据中添加标识信息，根据计算机发送的控制命令，将添加了 标识信息的监听数据发送给计算机；供电单元，用于为信号处理单元提供所需的电源；计 算机，用于监听器使用者输入监听命令，根据监听命令向上述信号处理单元发送控制命令， 接收上述信号处理单元的添加了标识信息的监听数据，根据标识信息分离出监听数据，显 示分离出的监听数据。本实用新型的一个实施例中，供电单元采用一个LM1117-3. 3V芯片 将5V电源转换为3. 3V为N个无线接收模块供电；采用一个LM1117-3. 3V芯片将5V电源 转换为3. 3V电源为微处理器供电；采用一个LM1117-3. 3V芯片将5V电源转换为3. 3V， 一个LM1117-2. 5V芯片将5V电源转换为2. 5V， 一个LM317芯片将5V电源转换为1. 2V为现场可编程门阵列模块提供所需的各种电压。
上述数据监听器中的信号处理单元，其电路框图如图3所示，包括N个无线接收模 块，分别用于接收来自个域网中信号发送设备发射的射频信号，经过下变频和采样后进行 数字基带信号解调，得到监听数据；现场可编程门阵列模块，用于根据微处理器发送的控 制命令，为上述N个无线接收模块分配监听的频率段，并读取各个无线接收模块得到的监 听数据，给每个监听数据添加标识信息；微处理器，用于接收上述现场可编程门阵列模块 添加标识信息的监听数据，接收计算机发出的控制命令，并将该控制命令发送给上述的现 场可编程门阵列模块。
上述信号处理单元中的N个无线接收模块，每个无线接收模块其电路框图如图4所示， 包括天线，用于接收射频信号；无线接收芯片，用于对上述射频信号进行下变频操作， 采样后得到数字基带信号，对数字基带信号进行解调操作，得到监听数据；时钟，用于产 生上述无线接收芯片运行所需的时钟信号。本实用新型的一个实施例中，无线接收模块电 路包括采用2.4G的天线接收射频信号。无线接收芯片采用Chipcon公司的CC2420，该 芯片将天线接收的射频信号下变频获取基带信号，然后对基带信号解调得到监听数据。采 用一个无源晶振为CC2420提供时钟。CC2420接收到监听数据时通过与现场可编程门阵列 模块相连的SFD, FIFOP管脚通知现场可编程门阵列模块己接收到数据。CC2420与现场可 编程门阵列模块之间通过SPI接口进行通信。
上述信号处理单元中现场可编程门阵列模块，其电路框图如图5所示，包括现场可 编程门阵列芯片，用于根据微处理器发送的控制命令分配N个无线接收模块监听的频率 段，读取各个无线接收模块的监听数据以及给各个监听数据添加标识信息；配置存储器， 用于存储上述可编程门阵列芯片的配置信息；时钟，用于产生上述可编程门阵列芯片运行
所需的时钟信号。本实用新型的一个实施例中，现场可编程门阵列模块电路包括现场可
编程门阵列芯片采用XILINX公司SpartenIII系列的现场可编程门阵列XC3S400，现场 可编程门阵列可选容量40万门，可以根据实际所需的监听通道数据，选择合适容量的现 场可编程门阵列。配置存储器采用XILINX公司的XCF02S，根据现场可编程门阵列的规模 选择型号其它型号(如XCF01S/XCF04S)。 一个有源晶振为现场可编程门阵列芯片提供全 局时钟，用于提供现场可编程门阵列工作所需时钟。
上述现场可编程门阵列芯片内部模块，其电路框图如图6所示，包括控制模块，用 于接收微处理器发送的控制命令，当接收到配置命令时为N个无线接收模块分配监听的频 率段，当接收到开启/停止命令时开启/停止读取模块、添加标识模块、传输模块、计时模 块；N个读取模块，用于读取N个无线接收模块得到的监听数据；N个添加标识模块，用 于在读取模块得到的监听数据前面添加无线接收模块接收到监听数据的时间、无线接收模
块监听的频率段信息，得到添加标识的监听数据；传输模块，用于将上述N个添加标识模 块得到的添加标识的监听数据逐个传送至微处理器；计时模块，用于提供无线接收模块接 收到射频信号的时间标识信息。
上述信号处理单元中微处理器，其电路框图如图7所示，包括微处理器芯片，用 于接收现场可编程门阵列模块发送的添加标识的监听数据，上传给计算机端控制软件，同
7时接收计算机发送的控制命令，例如开启，停止，配置等，将控制命令转发给现场可编程 门阵列模块；非易失存储器，用于存储上述微处理器运行程序；时钟，用于产生上述微处 理器运行所需的时钟信号。本实用新型的一个实施例中，微处理器电路包括微处理器芯 片采用Cypress公司的CY7C68013A，用于接收现场可编程门阵列模块发送的添加标识的 监听数据，并将其传送给计算机，同时接收计算机发送的控制命令，并将控制命令传送给 现场可编程门阵列模块。非易失存储器采用Atmel公司的EEPR0M AT24C32用于存储 CY7C68013A微处理器运行的固件程序，也可以根据设计的固件大小可以选择其它型号(如 AT24C64)。采用一个有源晶振为CY7C68013A提供时钟。CY7C68013A通过SLAVE FIFO接 口与现场可编程门阵列芯片相应管脚相连，完成微处理器与现场可编程门阵列模块之间的 数据通信。CY7C68013A通过高速USB接口与计算机相连，完成微处理器与计算机之间的 通信。 .
以下介绍本监听器的工作过程
运行计算机软件，在开始监听数据前需要配置监听器的N个无线接收模块，配置过 程如下
1、 通过计算机控制显示软件发送配置命令给微处理器。
2、 微处理器接收配置命令，转发给现场可编程门阵列模块。
3、 现场可编程门阵列模块接收到配置命令后，通过其内部控制模块配置各个无线接 收模块。
配置完成后，开始监听数据，监听过程如下 '
1、 各个无线接收模块接收到射频信号，经过下变频和釆样后进行数字基带信号解调 的操作，得到监听数据。
2、 现场可编程门阵列模块读取各个无线接收模块接收到的监听数据，并为各个监听 数据添加标识信息，然后发送给微处理器。
3、 微处理器将添加标识信息的监听数据传送给计算机。
4、 计算机上运行的软件解析添加标识信息的监听数据，将监听数据在计算机上显示。
权利要求1、一种无线个域网实时多通道数据监听器，其特征在于该监听器包括(1-1)信号处理单元，用于接收个域网中信号发送设备的射频信号，并对接收的射频信号进行解调，得到监听数据，在监听数据中添加标识信息，根据计算机发送的控制命令，将添加了标识信息的监听数据发送给计算机；(1-2)供电单元，用于为信号处理单元提供所需的电源，供电单元与信号处理单元相连；(1-3)计算机，用于监听器使用者输入监听命令，根据监听命令向上述信号处理单元发送控制命令，接收上述信号处理单元的添加了标识信息的监听数据，根据标识信息分离出监听数据，并显示分离出的监听数据，计算机与信号处理单元相连。
2、 如权利要求1所述的无线个域网实时多通道数据监听器，其特征在于其中所述的 信号处理单元包括(2 — 1)N个无线接收模块，分别用于接收来自个域网中信号发送设备发射的射频信 号，经过下变频和采样后进行数字基带信号解调，得到监听数据，无线接收模块分别通过 通信接口单元与现场可编程门阵列模块相连；(2—2)现场可编程门阵列模块，用于根据微处理器发送的控制命令，为上述N个 无线接收模块分配监听的频率段，并读取各个无线接收模块得到的监听数据，给每个监听 数据添加标识信息，现场可编程门阵列模块通过通信接口单元与微处理器相连；(2—3)微处理器，用于接收上述现场可编程门阵列模块添加标识信息的监听数据， 接收计算机发出的控制命令，并将该控制命令发送给上述现场可编程门阵列模块，微处理 器通过通信接口单元与计算机相连。
3、 如权利要求2所述的信号处理单元，其特征在于其中所述的N个无线接收模块， 每个无线接收模块包括(3 — 1)天线，用于接收射频信号，天线与无线接收芯片相连，；(3 — 2)无线接收芯片，用于对上述射频信号进行下变频操作，采样后得到数字基带信号，对数字基带信号进行解调操作，得到监听数据，无线接收芯片与现场可编程门阵列相连；(3 — 3)时钟，用于产生上述无线接收芯片运行所需的时钟信号，时钟与无线接收 芯片相连。
4、 如权利要求2所述的信号处理单元，其特征在于其中所述的现场可编程门阵列模 块包括(4一1)现场可编程门阵列芯片，用于根据微处理器发送的控制命令分配N个无线 接收模块监听的频率段，读取各个无线接收模块的监听数据以及给各个监听数据添加标识 信息，现场可编程门阵列芯片相应的管脚与配置存储器、时钟、无线接收模块中的无线接 收芯片相连；(4一2)配置存储器，用于存储上述可编程门阵列芯片的配置信息，配置存储器与现场可编程门阵列芯片相连；(4—3)时钟，用于产生上述可编程门阵列芯片运行所需的时钟信号。
5、 如权利要求4所述的现场可编程门阵列模块，其特征在于其中所述的现场可编程 门阵列芯片包括(5 — 1) N个读取模块，用于读取上述N个无线接收模块得到的监听数据，N个读取 模块与对应的N个添加标识模块相连，通过通信接口单元与N个无线接收模块相连；(5—2) N个添加标识模块，用于在读取模块得到的监听数据前面添加无线接收模块 接收到监听数据的时间、无线接收模块监听的频率段信息，得到添加标识的监听数据，N 个添加标识模块与传输模块、计时模块相连；(5—3)传输模块，用于将上述N个添加标识模块得到的添加标识的监听数据逐个 传送至微处理器，传输模块通过通信接口单元与微处理器相连；(5 — 4)计时模块，用于提供无线接收模块接收到射频信号的时间标识信息，计时 模块与现场可编程门阵列模块中的时钟相连；(5 — 5)控制模块，用于接收微处理器发送的控制命令，当接收到配置命令时为N 个无线接收模块分配监听的频率段，当接收到开启或停止命令时，使读取模块、添加标识 模块、传输模块和计时模块开启或停止，控制模块分别与N个读取模块、N个添加标识模 块、传输模块以及计时模块均相连，并通过通信接口单元与N个无线接收模块相连。
6、 如权利要求2所述的信号处理单元，其特征在于其中所述的微处理器包括 (6—1)微处理器芯片，用于接收现场可编程门阵列模块发送的添加标识的监听数据，上传给计算机，同时接收计算机发送的控制命令，将控制命令转发给现场可编程门阵列模 块。微处理器芯片与非易失存储器、时钟相连，通过通信接口单元与现场可编程门阵列模 块、计算机相连，；(6—2)非易失存储器，用于存储上述微处理器芯片的运行程序；(6 — 3)时钟，用于产生上述微处理器运行所需的时钟信号。
专利摘要本实用新型涉及一种无线个域网实时多通道数据监听器，属于无线通信领域。包括用于接收个域网中信号发送设备的射频信号，并对接收的射频信号进行解调，得到监听数据，在监听数据中添加标识信息，根据计算机发送的控制命令，将添加了标识信息的监听数据发送给计算机的信号处理单元，用于为信号处理单元提供所需的电源的供电单元。本无线个域网实时多通道数据监听器的优点是集成了多个无线接收模块，可以同时的监听多个通道的无线数据，且监听到的数据保持了时间同步关系。这能更好的反映无线数据情况，为调试带来方便。根据实际情况，可以改变监听器无线接收模块个数，满足用户需求。
文档编号H04B1/707GK201369830SQ20092010573
公开日2009年12月23日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者张晶晶, 博 胡, 赵振丰 申请人:北京威讯紫晶科技有限公司