一种WIA-PA无线手持设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种WIA-PA无线手持设备，包括手持平板和WIA-PA手持扩展板，所述手持平板和WIA-PA手持扩展板通过UART接口连接实现通信。本实用新型专利技术利用现有手持平板扩展WIA-PA手持扩展板的方式实现了WIA-PA无线设备的现场无线点对点连接，可进行设备的配置、维护、升级等操作。支持HARTModem接口，实现了接入HART环路设备的控制室直接维护功能，实现WIA-PA无线设备的无线维护和中控室维护，避免了工业现场维护的安全问题以及环境限制问题，保证了工业无线网络系统应用的开通和维护时的高效和安全。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及WIA-PA无线通信领域，具体地说是一种WIA-PA无线手持设备。
技术介绍
工业无线网络WIA-PA(WirelessNetworksforIndustrialAutomation-ProcessAutomation)技术是由中国科学院沈阳自动化研究所牵头研发的具有自主知识产权的传感器信息采集和传输的智能组网和高可靠、高安全无线通信技术，现已成为国家标准和IEC国际标准。WIA-PA标准定义了主控计算机、网关、路由、现场设备、手持共5种设备，其中，手持设备可用于WIA-PA网络中设备的固件升级、配置参数等功能，在WIA-PA网络开通过程中有重要意义。随着计算机技术和工业自动化的不断发展，工业无线的应用越来越广泛。工业无线网络应用中，WIA-PA无线设备开通时需要配置网络和设备参数后才能正常工作。无线设备多具备各种类型的有线配置接口，如UART、RS232接口等，使用这些接口配置时需要配合笔记本电脑应用，不便于操作；而且，受工业现场环境限制，有线配置接口可能无连接的空间。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种可应用于WIA-PA无线设备的无线手持设备，解决现场无线缆连接即可直接操作的问题。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种WIA-PA无线手持设备，包括手持平板和WIA-PA手持扩展板，所述手持平板和WIA-PA手持扩展板通过UART接口连接实现通信。所述WIA-PA手持扩展板包括WIA-PA无线通信模块、调制解调模块、电源模块；其中，调制解调模块通过UART接口连接WIA-PA无线通信模块，采集HART环路上的HART信号，将HART信号转换成数字信号，通过UART接口传输至WIA-PA无线通信模块；WIA-PA无线通信模块一端通过UART接口连接手持平板，另一端通过内置天线进行无线数据收发；电源模块为WIA-PA手持扩展板供电。所述手持平板外设扩展接口，与所述WIA-PA手持扩展板通信。所述调制解调模块HARTModem调制解调接口电路。本技术具有以下有益效果及优点：1.本技术利用现有手持平板扩展WIA-PA手持扩展板的方式实现了WIA-PA无线设备的现场无线点对点连接，可进行设备的配置、维护、升级等操作。2.本技术支持HARTModem接口，实现了接入HART环路设备的控制室直接维护功能。3.本技术实现WIA-PA无线设备的无线维护和中控室维护，避免了工业现场维护的安全问题以及环境限制问题，保证了工业无线网络系统应用的开通和维护时的高效和安全。附图说明图1是WIA-PA手持设备的总体架构框图；图2是WIA-PA无线模块的接口原理图；图3是WIA-PA手持扩展板WIA-PA无线模块原理框图；图4是WIA-PA无线模块的无线主控制器电路原理图；图5是WIA-PA无线模块的无线存储电路原理图；图6是WIA-PA无线模块的无线射频收发电路原理图；图7是WIA-PA无线模块的无线射频收发放大电路原理图；图8是WIA-PA手持扩展板电源转换模块原理图；图9是WIA-PA手持扩展板HARTModem调制解调模块原理图；图10是WIA-PA手持设备工作流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术做进一步的详细说明。如图1所示为本技术的总体架构框图，主要由手持平板和WIA-PA手持扩展板组成，图中左侧框内有支持二次扩展的手持平板框图，右侧框内为WIA-PA手持扩展板设计框图。扩展板主要接口、电源变换、WIA-PA无线通信模块、HARTModem调制解调接口和内置天线部分。其中WIA-PA无线通信模块是扩展板的控制核心部分。如图2所示为WIA-PA无线通信模块接口连接原理图。WIA-PA无线通信模块的外部接口主要包括与手持平板之间的UART串口(TXH、RXH)和与HARTModem调制解调电路的UART串口(TXD0、RXD0)和IO控制线，此外还包含程序下载接口、电源接口。如图3所示为WIA-PA手持扩展板WIA-PA无线模块原理框图，主要包括天线连接器、射频收发放大电路、2.4GHz无线收发电路、MCU处理控制电路、存储电路和外部接口电路。如图4所示为WIA-PA无线模块的无线主控制器电路原理图。控制器配合外部低速和高速晶振组成CPU小系统。WIA-PA无线通信模块控制器采用siliconlabs公司的型号为EFM32LG230F256芯片，带有三路UART串口、两路SPI接口、四路IO控制接口。如图5所示为WIA-PA无线模块的无线存储电路原理图。使用一片串行EEPROM实现，支持写保护和HOLD控制功能，实现WIA-PA无线通信模块的存储功能。如图6所示为WIA-PA无线模块的无线射频收发电路原理图，用于实现射频信号的收发，使用了TI公司的CC2520芯片和外部Balun转换电路。CC2520芯片是基于IEEE802.15.4协议的物理层芯片，外部Balun转换电路将CC2520射频输出的差分信号转换为单端50欧姆信号。如图7所示为WIA-PA无线模块的无线射频收发放大电路原理图，采用RFaxis公司的RFX2401C芯片实现射频发射和接收信号的放大，射频接口为50欧姆单端信号，内部集成射频开发、功率放大器PA、低噪声放大器LNA，实现射频下行信号的功率放大和上行接收信号的放大，保证了无线通信的高发射功率和高接收灵敏度。图8是WIA-PA无线手持扩展板的电源转换电路，使用一片TI公司的LDOTLV70233芯片实现5VDC至3.3VDC的直流电压变换。芯片外部电路简单仅需要输入端一颗10uF陶瓷电容和输出端一颗1uF陶瓷电容进行简单滤波处理即可。为提升手持设备的电池续航能力，该电源芯片支持使能EN端控制是否为扩展板供电，该EN引脚引入手持平板的扩展IO管脚，实现电源控制功能。图9是WIA-PA无线手持扩展板的HARTModem调制解调接口电路原理框图。HART接口调制与解调使用Analog公司的HARTModem芯片AD5700实现，该芯片为低功耗设计，适用于电池供电的手持设备使用。AD5700与WIA-PA无线模块之间的接口有4条线，为串口通信的TXD、RXD数据线，检测到有效数据接收的CD线，和请求发送的RTS线。AD5700芯片配置为半双工模式、选择外部滤波器模式。为保证线路驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种WIA‑PA无线手持设备，其特征在于：包括手持平板和WIA‑PA手持扩展板，所述手持平板和WIA‑PA手持扩展板通过UART接口连接实现通信。

【技术特征摘要】
1.一种WIA-PA无线手持设备，其特征在于：包括手持平板和WIA-PA手持扩
展板，所述手持平板和WIA-PA手持扩展板通过UART接口连接实现通信。
2.根据权利要求1所述的WIA-PA无线手持设备，其特征在于：所述WIA-PA
手持扩展板包括WIA-PA无线通信模块、调制解调模块、电源模块；其中，
调制解调模块通过UART接口连接WIA-PA无线通信模块，采集HART环
路上的HART信号，将HART信号转换成数字信号，通过UART接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金英，张健，张琼，杜方，孙金，刘东，张二鹏，邓立志，陶林，王宏亮，王永生，邢艳，孙佳，
申请(专利权)人：沈阳中科奥维科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21