一种基于ＷｉＦｉ、ＺｉｇＢｅｅ与互联网的异构网络互连网关设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于ＷｉＦｉ、ＺｉｇＢｅｅ与互联网的异构网络互连网关设备，由ＷｉＦｉ无线射频收发单元、ＺｉｇＢｅｅ无线射频收发单元、互联网接口控制单元、ＡＲＭ１１嵌入式处理器控制单元、按键接口控制单元、触摸屏器接口控制单元、ＵＳＢ接口和ＳＤ卡接口控制单元组成。ＷｉＦｉ无线射频收发单元采用ＷＭ－Ｇ－ＭＲ－０９芯片，ＺｉｇＢｅｅ无线射频收发单元采用ＣＣ２５３０芯片，互联网接口控制单元采用ＤＭ９０００ＡＥ芯片，ＡＲＭ１１嵌入式处理器控制单元采用Ｓ３Ｃ６４１０芯片，触摸屏器接口控制单元采用ＡＴ０４３ＴＮ２４Ｖ．１芯片。本发明专利技术的网关设备实现了ＷｉＦｉ、ＺｉｇＢｅｅ、互联网三种异构网络之间的互连，为无线传感器网络提供多种网络接入方案，实现异构网络间监测数据的共享和传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传感器网络
，具体涉及一种基于WiFi、ZigBee与互联网 的异构网络互连网关设备。
技术介绍
无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集 成的前沿热点研究领域。传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推 动了现代无线传感器网络的产生和发展，无线传感器网络扩展了人们的信息获取能力，将 客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在下一代网络中将为人们提供最直接、最有 效、最真实的信息。无线传感器网络能够获取客观物理信息，具有十分广阔的应用前景，能 应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控 制等领域，已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生巨大 影响力的技术之一。ZigBee协议建立在IEEE 802. 15. 4 (LR_WPAN,低速率无线个人区域网)之上，是无 线传感器网络首选的组网技术之一，大量传感器节点之间通过ZigBee协议进行自组网。其 主要优点为协议实现简单、投资成本低、网络接入容量大，特别适合于低功耗场合，如工业 中的无线传感器检测、低等级控制；个人监护仪器、低功耗无线医疗设备；高端玩具；电器 组网和控制；无线消费设备；HVAC和灯光控制等，在低耗电待机模式下，两节普通5号干电 池可使用6个月以上。ZigBee数据传输速率较低(小于250Kb/s)，有效覆盖范围10 50 米之间，多用于监测温度、湿度、光照等标量数据。WiFi是建立在IEEE 802. lla、802. lib、 802. Ilg协议之上的一种短距离无线通信技术，WiFi数据传输速率可达54Mb/s，覆盖范围 100米左右，特别适合于采集音频、视频图象等矢量数据，且要求传输速率较高场合。因此， 迫切需要由符合不同协议的异构节点组成的无线传感器网络。而大量现有无线传感器网络 节点设备，很难承担网关多种协议转换的功能，且存在抗干扰能力低、功耗高、成本昂贵和 体积大的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于WiFi、ZigBee与互联网的异构网络互连网关设 备，其不仅可对大量传感器节点之间通过WiFi和ZigBee协议进行自组网的异构无线传感 器网络进行各种管理和维护，接收并显示网络拓扑结构、网络健康状态、监测数据等工作， 还可为无线传感器网络提供多种互联网接入方案，可实现三种异构网络之间监测数据的共 享和传输，从而使接入到互联网的WiFi网络和ZigBee网络具有监测数据的透明转发、网络 远程监控、诊断和管理的功能。本专利技术为达到上述目的，采用如下技术方案提供一种基于WiFi、ZigBee与互 联网的异构网络互连网关设备，由WiFi无线射频收发单元、ZigBee无线射频收发单元、 ARMll嵌入式处理器控制单元、互联网接口控制单元、触摸屏器接口控制单元、按键接口控制单元、USB接口和SD卡接口控制单元组成。WiFi无线射频收发单元采用WM-G-MR-09 芯片，ZigBee无线射频收发单元采用CC2530芯片，互联网接口控制单元采用DM9000AE 芯片，ARMll嵌入式处理器控制单元采用S3C6410芯片，触摸屏器接口控制单元采用 AT043TN24V. 1芯片，USB接口和SD卡接口控制单元由S3C6410芯片内部资源进行外部扩 展，可外接带SD接口、USB接口的设备。WiFi无线射频收发单元、ZigBee无线射频收发单 元、互联网接口控制单元、触摸屏器接口控制单元、USB接口和SD卡接口控制单元分别与 ARMll嵌入式处理器控制单元双向电连接；按键接口控制单元与ARMll嵌入式处理器控制 单元单向电连接。本专利技术的处理控制单元采用ARMll处理器，可改变网关接入单一的缺点。ARMll处 理器具有比传统ARM7、ARM9处理器的优越性，其在提供高性能的同时，还保证了低功耗及 面积的有限性。ARMll处理器的流水线与以前的ARM内核不同，其由8级流水线组成，比以 前的ARM内核提高了至少40%的吞吐量，8级流水线可使8条指令同时被执行。ARMll处理 器通过forwarding来避免流水线中的数据冲突，且通过实现跳转预测技术来保持最佳流 水线效率。ARMll处理器通过这些特殊技术的使用来使其处理优化到更高的流水线吞吐量 的同时，还能保持和8级流水线(ARM9处理器)一样的有效性。WiFi与ZigBee网络发送自身网络拓扑结构、网络健康状态、监测数据等相关信 息，通过串口传输到ARMll嵌入式处理器控制单元进行处理后，由触摸屏器接口控制单元 进行显示和接收用户键入的网络管理等命令，或通过互联网接口控制单元接入互联网。WiFi无线射频收发单元与ARMl 1嵌入式处理器控制单元双向电连接。WM-G-MR-09 的第1引脚GND、第3引脚GND、第8引脚GND接地，WM-G-MR-09的第2引脚ANT1接电感Ll， 电感Ll接电感L2和天线Fl，电感L2接地；WM-G-MR-09的第7引脚ECSn通过电阻R2接 地；WM-G-MR-09的第9引脚VDD_H0ST_I0接电容Cl和3. 3V电源，电容Cl接地；WM-G-MR-09 的第4引脚ANT_SEL_P、第6引脚SCLK、第10引脚GPIO[6]、第11引脚GPIO[5]、第13引脚 GPIO[2]、第 15 引脚 GPIO[4]、第 29 引脚 BT_STATE、第 30 引脚 WL_ACTIVE、第 33 引脚 BT_ PRIORITY、第34引脚GPIO悬空；WM-G-MR-09的第16引脚GPIO[1]接发光二极管Dl的 负端，Dl的正端通过电阻Rl接3. 3V电源；WM-G-MR-09的第17引脚VDD1. 8通过电容C6接 地；WM-G-MR-09的第18引脚VDD1. 2通过电容C7接地；WM-G-MR-09的第19引脚GND接地； WM-G-MR-09的第23引脚IF_SEL_1通过电阻R3接地；WM-G-MR-09的第24引脚IF_SEL_2通 过电阻R4接地；WM-G-MR-09的第25引脚VDD1. 8A通过电容C2、C8接地；WM-G-MR-09的第 26引脚GND接地；WM-G-MR-09的第27引脚VDD3. 3接电容C3和3. 3V电源，电容C3接地； WM-G-MR-09 的第 28 引脚 VDD3. 3 与 WM-G-MR-09 的第 27 引脚 VDD3. 3 相连；WM-G-MR-09 的第 20 引脚 SD_CMD/SPI_SDI、第 14 引脚 SD_CLK/SPI_CLK、第 21 引脚 SD_DAT /SPI_SCSn、第 5 弓 I 脚 SD_DAT [ 1 ] /SPI_SD0、第 22 引脚 SD_DAT [2] /SPI_SINTn、第 12 引脚 SD_DAT [3]、第 31 引 脚 PDn、第 32 引脚 RESETn 分别与 S3C6410 的 A16 引脚 X_MmcCMD 1、J11 引脚 X_MmcCLK 1、Hl 1 引 脚 X_MmcDATAl_0、C17 引脚 X_MmcDATAl_l、B16 引脚X_MmcDATAl_2、H10 引脚 X_MmcDATA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种基于WiFi、ZigBee与互联网的异构网络互连网关设备，其特征在于由WiFi无线射频收发单元(10)、ZigBee无线射频收发单元(11)、互联网接口控制单元(12)、ARM11嵌入式处理器控制单元(13)、按键接口控制单元(14)、触摸屏器接口控制单元(15)、USB接口和SD卡接口控制单元(16)组成；其中WiFi无线射频收发单元采用WM G MR 09芯片，ZigBee无线射频收发单元采用CC2530芯片，互联网接口控制单元采用DM9000AE芯片，ARM11嵌入式处理器控制单元采用S3C6410芯片，触摸屏器接口控制单元采用AT043TN24 V.1芯片；且其中WiFi无线射频收发单元、ZigBee无线射频收发单元、互联网接口控制单元、触摸屏器接口控制单元、USB接口和SD卡接口控制单元分别与ARM11嵌入式处理器控制单元双向电连接；按键接口控制单元与ARM11嵌入式处理器控制单元单向电连接。2.根据权利要求1所述的基于WiFi、ZigBee与互联网的异构网络互连网关设备，其特 征在于WM-G-MR-09的第1引脚GND、第3引脚GND、第8引脚GND接地，WM-G-MR-09的第 2引脚ANTl接电感Li，电感Ll接电感L2和天线Fl，电感L2接地；WM-G-MR-09的第7引 脚ECSn通过电阻R2接地；WM-G-MR-09的第9引脚VDD_H0ST_I0接电容Cl和3. 3V电源， 电容Cl接地；WM-G-MR-09的第4引脚ANT_SEL_P、第6引脚SCLK、第10引脚GPIO[6]、第 11 引脚 GPI0[5]、第 13 引脚 GPI0[2]、第 15 引脚 GPI0[4]、第 29 引脚 BT_STATE、第 30 引 脚 WL_ACTIVE、第 33 引脚 BT_PRI0RITY、第 34 引脚 GPIO悬空；WM-G-MR-09 的第 16 引 脚GPIO[1]接发光二极管Dl的负端，Dl的正端通过电阻Rl接3. 3V电源；WM-G-MR-09的 第17引脚VDD1. 8通过电容C6接地；WM-G-MR-09的第18引脚VDD1. 2通过电容C7接地； WM-G-MR-09的第19引脚GND接地；WM-G-MR-09的第23引脚IF_SEL_1通过电阻R3接地； WM-G-MR-09的第24引脚IF_SEL_2通过电阻R4接地；WM-G-MR-09的第25引脚VDD1. 8A通 过电容C2、C8接地；WM-G-MR-09的第26引脚GND接地；WM-G-MR-09的第27引脚VDD3. 3接 电容C3和3. 3V电源，电容C3接地；WM-G-MR-09的第28引脚VDD3. 3与WM-G-MR-09的第27 引脚 VDD3. 3 相连；WM-G-MR-09 的第 20 引脚 SD_CMD/SPI_SDI、第 14 引脚 SD_CLK/SPI_CLK、 第 21 引脚 SD_DAT/SPI_SCSn、第 5 引脚 SD_DAT [1]/SPI_SD0、第 22 引脚 SD_DAT [2]/SPI_ SINTn、第12引脚SD_DAT[3]、第31引脚PDn、第32引脚RESETn分别与S3C6410的A16引 脚 X_MmcCMDl、Jll 引脚 X_MmcCLKl、Hll 引脚 X_MmcDATAl_0、C17 引脚 X_MmcDATAl_l、B16 引脚 X_MmcDATAl_2、H10 引脚 X_MmcDATAl_3、C4 引脚 GPE2、B3 引脚 GPEl 相连；WM-G-MR-09 的第31引脚PDn接电阻R5和电容C4，电阻R5接3. 3V电源，电容C4接地；WM-G-MR-09的 第32引脚RESETn接电阻R6和电容C5，电阻R6接3. 3V电源，电容C5接地。3.根据权利要求1所述的基于WiFi、ZigBee与互联网的异构网络互连网关设备，其特 征在于:S3C6410的B21引脚X_uTXD3与CC2530的第17引脚RX相连，S3C6410的J14引脚 X_uRXD3与CC2530的第16引脚相连，CC2530的第10引脚DVDD、第39引脚AVDD_DREG、第 21引脚AVDD5/AVDD_S0C、第31引脚A...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈分雄，肖万源，王典洪，沈耀东，韩家宝，彭岳其，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：83