一种基于SX1278的传感器网络低功耗通信模块的制作方法

一种基于sx1278的传感器网络低功耗通信模块
技术领域
1.本实用新型属于传感器网络技术领域，具体涉及一种基于sx1278的传感器网络低功耗通信模块。


背景技术：

2.无线自组网、蜂窝等无线网络的首要目标是提供良好的通信服务质量，但传感器网络存在能量约束问题，因此，传感器网络的设计目标是高效利用传感器节点的能量。通信模块是传感器网络中能量消耗最大的，主要原因在于：其一、传感器网络多采用传统无线通信技术，资源占用高，功耗大；其二、传统射频芯片需要通过提高收发功率增加传输距离；其三、传感器网络节点数量庞大，分布距离不均匀，节点间存在因为障碍物引起的信号覆盖不均匀而导致传器网络功耗较高。因此，传感器网络通信模块节能是设计重点。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有传感器网络存在的能耗较高的问题，提出一种基于sx1278的传感器网络低功耗通信模块。
4.本实用新型所采用的技术方案为：
5.一种基于sx1278的传感器网络低功耗通信模块，包括sx1278模块、微控制器、发射接收电路模块和电源模块；所述sx1278模块与所述发射接收电路模块相连，并与所述微控制器模块通信连接；所述电源模块为所述通信模块供电；
6.所述微控制器型号为stm32f103，所述发射接收电路模块包括滤波器u3、模拟开关芯片u4、天线a1、电感l-rt1～电感l-rt5和电容c-rt1～电容c-rt13；
7.模拟开关芯片u4的引脚6分别连接电容c-rt9和3.3v电源，电容c-rt9另一端接地；模拟开关芯片u4的引脚5连接电容c-rt10，电容c-rt10另一端连接电感l-rt5，电感l-rt5 另一端连接天线a1，电容c-rt11和电容c-rt12分别连接在电感l-rt5两端，电容c-rt11 和电容c-rt12各自的另一端接地；模拟开关芯片u4的引脚4分别连接电容c-rt13和所述微控制器的引脚10，电容c-rt13另一端接地；模拟开关芯片u4的引脚1连接电容c-rt3，电容c-rt3另一端连接滤波器u3的引脚5，模拟开关芯片u4的引脚2连接滤波器u3的引脚4，滤波器u3的引脚4接地，滤波器u3的引脚3和4相连；滤波器u3的引脚1和6相连，并接地；滤波器u3的引脚2、电容c-rt2、电容c-rt1和滤波器u3的引脚1依次相连构成回路，滤波器u3的引脚1与电感l-rt2相连；
8.模拟开关芯片u4的引脚3分别连接电容c-rt5、电感l-rt4和电容c-rt8，电容c-rt5 的另一端分别连接电感l-rt4的另一端、电容c-rt4、电感l-rt3和电容c-rt7，电容c-rt4 和电感l-rt3各自的另一端均与所述sx1278模块的发射端口rf2相连；电容c-rt6与电感 l-rt3另一端相连，电容c-rt6、电容c-rt7和电容c-rt8各自的另一端分别与电感l-rt1 相连，电感l-rt1和电感l-rt2各自的另一端均与所述sx1278模块的接收端口rf1相连。
9.进一步地，所述电源模块包括持续为所述微控制器供电的第一电源模块和在所述
rt1和电感l-rt2各自的另一端均与sx1278模块的接收端口rf1相连。
25.sx1278模块通过spi接口、dio0-dio5等i/o口与微控制器stm32f103进行双向通信，具体地，参见图1和图2，sx1278模块的引脚8～13分别与微控制器stm32f103的引脚26～30 和引脚33一一对应相连，发送通知信号。sx1278模块的spi总线引脚16～19分别与微控制器stm32f103的引脚20-23一一对应相连。微控制器stm32f103为主机，sx1278模块为从机，微控制器stm32f103将数据写入spi对应的寄存器中，数据通过stm32f103的i/o口 pa6(对应引脚22)发送到sx1278模块的miso(对应引脚17)，通过与sx1278模块连接的发射接收电路模块发送出去。
26.sx1278模块是半双工收发器，因此需要在接收和发送之间切换，由附图3的模拟开关芯片u4控制。sx1278模块的使能引脚19nss与微控制器stm32f103的普通i/o口pa4相连 (对应引脚20)，低电平有效。sx1278模块的复位引脚7nrst与微控制器stm32f103的pc1相连(对应引脚9)，低电平有效。sx1278模块的xta、xtb引脚与晶振ysx1相连，晶振ysx1两端分别接对地电容cy1、cy2，确保晶振正常起振。电源引脚vbat-dig、 vbat-ana、vbat-rf分别接去耦电容csx3、csx4、csx6、csx7。
27.发射接收电路模块中，电容c-rt4、电感l-rt3，电容c-rt5，电感l-rt4组成两组滤波器，构成发送电路。电容c-rt4、电感l-rt3与电容c-rt5、电感l-rt4组成的并联谐振电路可根据不同的通信频率选取器件参数，以达到最佳发射状态。滤波器u3用于滤除与通信频率无关的干扰信号。模拟开关芯片u4决定启动发送或接收模式，发射电路将调制后的信号经滤波器滤波后通过天线发送，接收电路接收天线发送的信经过滤波器u3滤波后由 sx1278解调处理，滤除不需要的带外噪声，减少频带干扰，提高通信模块的抗干扰能力。
28.如图4和图5所示，电源模块包括持续为微控制器供电的第一电源模块(与微控制器电连接)和在微控制器控制下，间歇为sx1278模块和发射接收电路模块供电的第二电源模块 (第二电源模块与微控制器通过普通i/o口相连)。第一、第二电源模块均采用cmos工艺的低压差线性稳压器sp6205，具有精度高、功耗低、易用性强等优点。微控制器stm32f103 的过普通i/o口pa3(对应引脚17)控制第二电源模块的通断，当sx1278模块、发射接收电路模块不工作时将其关闭，通过睡眠与工作相切换的间歇性工作机制，达到最佳的功耗表现。
29.本实施例中，sx1278模块选用基于lora的无线射频芯片(semtech公司)，该芯片的优势在于可实现远距离低功耗通信，具有优良的低功耗特性。
30.本实用新型的通信模块通过双电源设计、滤波器u3滤除与通信频率无关的干扰信号及选用低功耗芯片等手段，达到良好的抗干扰和低功耗性能，可广泛应用于工矿、工厂控制系统、无线抄表如水表、电表、气表系统、智能家居、无线报警、楼宇安防等传感器网络，具有良好的应用前景。
31.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。