基于LoRa调制技术的USB数据转发器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于LoRa调制技术的USB数据转发器，其包括USB模块、USB总线、USB总线保护器、MCU、LoRa射频模块、电源模块和发射接收天线，所述的USB模块通过USB总线与上位机或采集设备的USB接口相连，USB总线与USB总线保护器连接，所述的USB模块还与MCU通过8位数据线及控制线相连；所述的MCU通过SPI串口与LoRa射频模块连接，电源模块给射频模块和MCU供电，LoRa射频模块与发射接收天线连接。本实用新型专利技术采用LoRa调制技术，具有功耗低、传输距离远、通信可靠的优点，可通过USB接口实现与上位机、仪表仪器、数据采集设备等的双向数据交换，在远距离物联网领域有广泛的应用，且技术实现相对简单，设计成本低。

【技术实现步骤摘要】
基于LoRa调制技术的USB数据转发器
本技术属于一种数据转换装置，具体涉及一种基于LoRa技术的USB数据转发器。
技术介绍
无线传感器网络(WSN)是物联网的一个重要物理基础。其目的是通过无线技术实现对数量众多的感知终端信息的采集，从而达到对物的感知和控制的功能。目前WSN常用的无线通信技术包括Zigbee技术、BLE技术、3G/4G技术、无线局域网技术。其中Zigbee技术和BLE技术主要应用于短距离的无线传输场景，对于远距离的无线传输需求，需要搭建大量中继，大大提高了通信的成本。3G/4G技术能提供远距离通信，但终端设备功耗大，不符合物联网终端低功耗的要求。无线局域网技术终端设备功耗大，信号易受墙体等建筑物影响。中国专利CN204044814U公开了一种基于ZigBee技术的USB转发器，USB总线保护器件通过USB总线与电脑USB接口相连，USB总线保护器件与MCU模块相连，USB总线保护器件起到保护USB总线和MCU模块的作用，USB总线保护器件还连接有通信指示灯和电源指示灯，MCU模块通过串口线与ZigBee通信模块连接实现无线模块数据与MCU模块数据通信，蜂鸣器与ZigBee通信模块连接。该专利可以实现ZigBee无线数据与电脑数据的双向转换，在ZigBee无线数据监控系统中有广泛应用，且技术实现相对简单，降低了设计制作成本。LoRa(LongRange，远程)调制技术是Semtech公司研发的一种基于扩频技术的调制方式。利用该调制方式可以实现低速率数据的低功耗远距离传输，可用于不同物联网设备中，实现终端信息的远距离传输和对终端设备的远距离控制。USB作为一种通用串行总线标准，支持设备的即插即用和热插拔功能，被广泛应用于计算机通信领域、移动通信领域、工业控制领域，用于规范计算机系统、通信设备、仪表仪器等与外设的连接和通信，实现数据的输入和输出。LoRa技术与USB技术结合可以实现对分布式环境中物联网无线终端的信息采集和控制，实现无线数据与数字信号的双向转换，符合技术应用的发展方向，具有很好的应用前景。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于LoRa调制技术的USB转发器，用以实现计算机系统等上位机系统与物联网无线终端的远距离双向通信，如无线数据上传，上位机控制命令下达等；亦可用于实现对工业仪器仪表等数据的采集上传。本技术采用的技术方案是：一种基于LoRa调制技术的USB数据转发器，其包括USB模块、USB总线、USB总线保护器、MCU、LoRa射频模块、电源模块和发射接收天线，所述的USB模块通过USB总线与上位机或采集设备的USB接口相连，USB总线与USB总线保护器连接，所述的USB模块还与MCU通过8位数据线及控制线相连；所述的MCU通过SPI串口与LoRa射频模块连接，电源模块给射频模块和MCU供电，LoRa射频模块与发射接收天线连接。优选地，所述的USB模块还连接通信指示灯。通信指示灯用以指示是否有数据传输。优选地，所述的电源模块通过USB接口连接5V电源。优选地，所述的MCU采用芯片STM8Lx。所述的MCU模块采用型号为STM8Lx的超低功耗单片机，通过SPI接口接收LoRa射频模块的数据并通过USB总线发送给USB设备。或将从USB总线发送过来的数据通过SPI接口发送给LoRa射频模块。优选地，所述的LoRa射频模块采用芯片SX12x。所述的LoRa射频模块采用Semtech公司SX12x芯片，具有低功耗，灵敏度高的特点。同时通过SPI接口与MCU相连，负责将数据转换成电磁波，或将电磁波转换为数据。本技术可通过USB接口对LoRa射频模块进行配置，包括信道，发射功率，调制方式等。优选地，所述的USB模块采用芯片CH372B。所述的USB模块采用型号为CH372B的USB总线通用设备芯片，CH372B具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU/MPU等控制器的系统总线上，并支持低功耗模式。本技术中，USB总线保护器起到保护USB总线及MCU的作用，USB模块起到接口转换及数据转换的作用。优选地，所述的USB总线保护器采用型号为PJSR05的低电容二极管阵列，用于消除静电放电影响及提供总线上器件的过压保护。优选地，所述的电源模块采用型号为RT9013的CMOS线性稳压器。所述发射接收天线与所述LoRa射频模块相连，用于将电磁波发送给其它LoRa设备，或接收来自于其它LoRa设备的电磁波信号。本技术采用LoRa调制技术，具有功耗低、传输距离远、通信可靠的优点，可通过USB接口实现与上位机、仪表仪器、数据采集设备等的双向数据交换，在远距离物联网领域有广泛的应用，且技术实现相对简单，设计成本低。附图说明图1是本技术一种基于LoRa调制技术的USB转发器的电路原理框图。图2是本技术一种基于LoRa调制技术的USB转发器的数据转发流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术的技术方案作详细阐述，但本技术的保护范围并不限于此。如附图1所示，本技术的一种基于LoRa调制技术的USB转发器，包括USB总线保护器、USB总线、USB模块、通信指示灯、电源模块、MCU模块、LoRa射频模块、发射接收天线。所述的USB模块通过USB总线与上位机或采集设备的USB接口相连，USB总线与USB总线保护器连接，所述的USB模块还与MCU通过8位数据线及控制线相连；所述的MCU通过SPI串口与LoRa射频模块连接，电源模块给射频模块和MCU供电，LoRa射频模块与发射接收天线连接。所述的USB模块还连接通信指示灯。所述的电源模块通过USB接口连接5V电源。USB总线保护器采用低电压低电容的瞬态保护器件PJSR05，保护USB总线及MCU免受静电放电及过压影响。USB模块采用型号为CH372B的USB总线通用设备芯片，用以实现外部USB数据与MCU数据的交换。电源模块采用型号为RT9013的CMOS线性稳压器，将USB端口输入的5V电压转换成3.3V电压，并提供给MCU及LoRa射频模块。RT9013具有低漏失、低噪音、快速的特点。MCU模块采用STM8Lx的超低功耗单片机，具有SPI接口。通过编程，MCU单片机通过USB总线模块与外接USB设备进行数据通信，并通过SPI接口与LoRa射频模块通信，从而实现无线数据与USB设备数据的双向数据交换。LoRa射频模块采用Semtech公司的SX12x射频芯片。发射接收天线与所述射频芯片连接，用于将电磁波发送给其它LoRa终端设备的无线通信模块。所述通信过程中，当USB总线上有数据传输时，通信指示灯闪烁。当设备接入总线时，该通信指示灯常亮。如附图2所示，本技术的一种基于LoRa调制技术的USB转发器，其工作时数据转发流程分为发送数据和接收数据两个方向：USB转发器向远端LoRa设备发送数据：本地USB外部设备通过USB总线将数据传递给USB转发器。USB转发器通过LoRa射频模块将数据发送给远端LoRa设备。USB转发器接收来自远端LoRa设备发送的数据：远端系统将数据报文通过其内嵌的LoRa射频模块发送给USB转发器。USB转发器将接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LoRa调制技术的USB数据转发器，其特征在于：其包括USB模块、USB总线、USB总线保护器、MCU、LoRa射频模块、电源模块和发射接收天线，所述的USB模块通过USB总线与上位机或采集设备的USB接口相连，USB总线与USB总线保护器连接，所述的USB模块还与MCU通过8位数据线及控制线相连；所述的MCU通过SPI串口与LoRa射频模块连接，电源模块给射频模块和MCU供电，LoRa射频模块与发射接收天线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa调制技术的USB数据转发器，其特征在于：其包括USB模块、USB总线、USB总线保护器、MCU、LoRa射频模块、电源模块和发射接收天线，所述的USB模块通过USB总线与上位机或采集设备的USB接口相连，USB总线与USB总线保护器连接，所述的USB模块还与MCU通过8位数据线及控制线相连；所述的MCU通过SPI串口与LoRa射频模块连接，电源模块给射频模块和MCU供电，LoRa射频模块与发射接收天线连接。2.根据权利要求1所述的基于LoRa调制技术的USB数据转发器，其特征在于：所述的USB模块还连接通信指示灯。3.根据权利要求1所述的基于LoRa调制技术的USB数据转发器，其特征在于：所述的电源模块通...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴芹，唐登，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33