一种实现制造技术

本发明专利技术公开了一种实现

【技术实现步骤摘要】
一种实现FSK芯片与无线路由器双向通信的方法


[0001]本专利技术属于
Wi
‑
Fi
信号传输领域，具体涉及一种实现
FSK
芯片与无线路由器双向通信的方法
。

技术介绍

[0002]当前，物联网设备正在迅速发展，其出货量逐年增加
。
为满足低数据速率
、
低能耗
、
小尺寸和低成本等要求，许多物联网设备采用了
FSK
芯片（也称为
2.4 GHz
专有无线芯片）
。
然而，使用
FSK
芯片的大部分物联网设备无法直接连接到
Wi
‑
Fi
基础设施进行互联网连接
。
相反，它们必须依赖额外的物联网网关来中继数据，并间接访问互联网
。
这种情况要求在环境中安装适当的物联网网关，而且不同的物联网设备可能需要单独的网关，这一点限制了物联网设备使用
Wi
‑
Fi
基础设施的能力
。
[0003]此外，部分学者正在研究基于物理层的无线通信技术，如
Shadow Wi
‑
Fi
，其原理是在
Wi
‑
Fi
之上构建一个隐蔽信道，通过在传输前预过滤
Wi
‑
Fi
帧，在两个设备之间隐蔽地交换信息
。
还有一项技术使用
Wir/>‑
Fi
芯片内置的频谱分析功能，在低能耗蓝牙和
Wi
‑
Fi
之间实现高吞吐量
、
双向和并行传输，这些工作以
Wi
‑
Fi
为中心，大都实现了从修改的
Wi
‑
Fi
设备到未经修改的
FSK
设备之间的单向通信，但在大部分公共场景中，用户不允许修改
Wi
‑
Fi
设备的固件，且大批量的修改会给
Wi
‑
Fi
设备的部署造成困难，导致这些技术在实际应用方面存在一些限制
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种实现
FSK
芯片与无线路由器双向通信的方法，在不修改无线路由器的条件下，实现了
FSK
芯片与无线路由器的双向通信
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种实现
FSK
芯片与无线路由器双向通信的方法，包括以下步骤：无线路由器到
FSK
芯片的通信：在无线路由器中，对其发射信号的比特流进行调制，调制的具体步骤为：对发射信号的比特流进行扰码，通过差分二进制
PSK
对扰码后的比特流进行调制，再通过
DSSS
对发射信号进行调制，使用
11
位的巴克码序列在每个比特的持续时间切换相位；将发射信号的所有频段均设置为该发射信号的原始信号副本；在
FSK
芯片中，将
FSK
信号接收机的中心频率调整为预设频率，通过
FSK
信号接收机接收来自无线路由器的发射信号
,
并通过
FSK
芯片中的解调器对发射信号进行解调，对解调后的信号根据其频率偏移的正负分别赋予0和1，得到扰码后的发射信号比特流；在扰码后的发射信号比特流的
SYNC
域中匹配位序列，检测得到发射信号数据包，将匹配成功位序列的发射信号比特流的后续字节接收至
FIFO
中，并对后续字节进行解码和定期检索；定期检索解码后的发射信号比特流中
PLCP
报头的长度，当其满足预设长度时停止
接收；在接收到每个后续字节时，立即更新其
CRC
，在接收完毕后进行解码得到解码后的
CRC
，通过植入在
FSK
芯片中的预设代码程序对接收到的
CRC
进行计算，比较计算得到的
CRC
与解码后的
CRC
，当计算得到的
CRC
与解码后的
CRC
一致时，确定该数据包，并向植入在
FSK
芯片中的预设代码程序返回确定消息；在收到确定消息后，将解码后的发射信号比特流动态组装为
FSK
数据包，以实现无线路由器到
FSK
芯片的通信；
FSK
芯片到无线路由器的通信：在寄存器中随机生成一段有效载荷，通过
FSK
芯片中的
MCU
读取寄存器中的有效载荷，将读取的有效载荷按照无线路由器发射信号对应标准定义的数据包格式进行组装；以
1bit/
µ
s
的速度向
FSK
芯片中
FSK
信号发射机的
I
支路和
Q
支路的混频器中注入1或
‑1，通过
FSK
芯片中的
MCU
的
SSP
模块将无线路由器发射信号比特流对应的
11
位巴克码序列以
11bit/
µ
s
的速度发送至
FSK
芯片，以实现对无线路由器发射信号比特流的扩频；进行
BPSK
调制，将
BPSK
的星座选为（1，1）和（
‑1，
‑1）；将扩频后的无线路由器发射信号比特流映射到星座中的（1，1）和（
‑1，
‑1），并将映射结果依次注入混频器；在
I
支路和
Q
支路的混频器分别注入载波，然后将两支路混频之后的载波进行叠加，形成
PSK
波形信号并输出至无线路由器，以实现
FSK
芯片到无线路由器的通信
。
[0006]对
FSK
芯片构建状态机模型，用于表征
FSK
芯片的运行状态；其中，
FSK
芯片的运行状态至少包括空闲状态
、
发送状态
、
接收状态
、
超时状态
、
接收数据包状态
、
发送
CTS
状态
、
发送
ACK
状态；对状态机模型设置变量：
next、pending、finished
，且定义
next
表示是否有数据即将传输，
next
为0时，表示没有数据即将传输；
next
为1时，表示有数据即将传输；定义
pending
表示是否有数据在等待传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种实现
FSK
芯片与无线路由器双向通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：无线路由器到
FSK
芯片的通信：在无线路由器中，对其发射信号的比特流进行调制，调制的具体步骤为：对发射信号的比特流进行扰码，通过差分二进制
PSK
对扰码后的比特流进行调制，再通过
DSSS
对发射信号进行调制，使用
11
位的巴克码序列在每个比特的持续时间切换相位；将发射信号的所有频段均设置为该发射信号的原始信号副本；在
FSK
芯片中，将
FSK
信号接收机的中心频率调整为预设频率，通过
FSK
信号接收机接收来自无线路由器的发射信号
,
并通过
FSK
芯片中的解调器对发射信号进行解调，对解调后的信号根据其频率偏移的正负分别赋予0和1，得到扰码后的发射信号比特流；在扰码后的发射信号比特流的
SYNC
域中匹配位序列，检测得到发射信号数据包，将匹配成功位序列的发射信号比特流的后续字节接收至
FIFO
中，并对后续字节进行解码和定期检索；定期检索解码后的发射信号比特流中
PLCP
报头的长度，当其满足预设长度时停止接收；在接收到每个后续字节时，立即更新其
CRC
，在接收完毕后进行解码得到解码后的
CRC
，通过植入在
FSK
芯片中的预设代码程序对接收到的
CRC
进行计算，比较计算得到的
CRC
与解码后的
CRC
，当计算得到的
CRC
与解码后的
CRC
一致时，确定该数据包，并向植入在
FSK
芯片中的预设代码程序返回确定消息；在收到确定消息后，将解码后的发射信号比特流动态组装为
FSK
数据包，以实现无线路由器到
FSK
芯片的通信；
FSK
芯片到无线路由器的通信：在寄存器中随机生成一段有效载荷，通过
FSK
芯片中的
MCU
读取寄存器中的有效载荷，将读取的有效载荷按照无线路由器发射信号对应标准定义的数据包格式进行组装；以
1bit/
µ
s
的速度向
FSK
芯片中
FSK
信号发射机的
I
支路和
Q
支路的混频器中注入1或
‑1，通过
FSK
芯片中的
MCU
的
SSP
模块将无线路由器发射信号比特流对应的
11
位巴克码序列以
11bit/
µ
s
的速度发送至
FSK
芯片，以实现对无线路由器发射信号比特流的扩频；进行
BPSK
调制，将
BPSK
的星座选为（1，1）和（
‑1，
‑1）；将扩频后的无线路由器发射信号比特流映射到星座中的（1，1）和（
‑1，
‑1），并将映射结果依次注入混频器；在
I
支路和
Q
支路的混频器分别注入载波，然后将两支路混频之后的载波进行叠加，形成
PSK
波形信号并输出至无线路由器，以实现
FSK
芯片到无线路由器的通信
。2.
根据权利要求1所述的一种实现
FSK
芯片与无线路由器双向通信的方法，其特征在于，对
FSK
芯片构建状态机模型，用于表征
FSK
芯片的运行状态；其中，
FSK
芯片的运行状态至少包括空闲状态
、
发送状态
、
接收状态
、
超时状态
、
接收数据包状态
、
发送
CTS
状态
、
发送
ACK
状态；对状态机模型设置变量：
next、pending、finished
，且定义
next
表示是否有数据即将传输，
next
为0时，表示没有数据即将传输；
next
为1时，表示有数据即将传输；定义
pending
表示是否有数据在等待传输，
pending
为0时，表示没有数据在等待传输；
pending<...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐星，王智博，朱奥丽，吕明锦，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：