一种基于双信道跳频的无线传感网络和以太网网关制造技术

本发明专利技术在于公开了一种基于双信道跳频的无线传感网络和以太网网关，包括控制信道、数据信道、中央处理器、以太网接口电路以及电源电路，所述控制信道和所述数据信道通过SPI接口与所述中央处理器相连接，所述中央处理器的另一侧与所述以太网接口电路相连，所述中央处理器还与所述电源电路连接。本发明专利技术中网关具有两套射频前端，一个作通信信道，用于数据通信；一个作控制信道，用于信道评估和资源调度。网关根据信道评估分配和调度信道用于数据通信，从而变“盲跳频”为“智能跳频”，进而提高通信可靠性、提高信道资源利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双信道跳频的无线传感网络和以太网网关
本专利技术涉及一种工业自动化仪表，具体的涉及一种基于双信道跳频的无线传感网络和以太网网关。
技术介绍
如今，继现场总线和工业以太网之后，无线通信成为工业自动化新的研究热点，尤其是用于底层的无线传感网络，逐步开始应用。但是，无线传感网络一般是低成本、低速网络，应用过程中，需要接入上层骨干网络。在工业自动化系统中，系统中上层网络首选以太网已经成为行业共识。在无线传感网络应用过程中，无线传感网络/以太网网关在工业自动化系统中处于重要和关键地位。工业自动化系统中，信道环境恶劣，为满足可靠性要求，一般采用跳频技术抗干扰和信道衰落，如蓝牙、无线Hart、WIA-PA等。在这样的系统中，网关为了实现无线网络的以太网接入，与传统网关相比，网关也作为系统的一个节点，按照跳频图谱进行跳频。目前工业自动化系统中的跳频基本是盲跳频，如：蓝牙按照伪随机序列进行，无线HART等则在通信不成功时进行信道切换。现有网关采用单天线、单信道，通过与底层节点跳频同步，通过射频前端接收底层无线信号，通过以太网转发到上层网络，或者相反的过程。实际上，网关节点较低层节点，一般数据处理能力强、供电方便，其作用还有发挥空间。比如，可以通过网关对底层节点工作信道进行提前感知和评估，从而更好地分配信道资源，变“盲跳频”为“智能跳频”。目前，现有工业自动化仪表产品还不具有这方面功能。
技术实现思路
为了在工业自动化中提高通信可靠性、提高信道资源利用效率，本专利技术提供一种基于双信道跳频的无线传感网络和以太网网关，网关具有两套射频前端，一个作通信信道，用于数据通信；一个作控制信道，用于信道评估和资源调度。网关根据信道评估分配和调度信道用于数据通信，从而变“盲跳频”为“智能跳频”，进而更好地分配信道资源、提高通信可靠性、提高信道资源利用效率。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于双信道跳频的无线传感网络和以太网网关，包括控制信道、数据信道、中央处理器、以太网接口电路以及电源电路，所述控制信道和所述数据信道通过SPI接口与所述中央处理器相连接，所述中央处理器的另一侧与所述以太网接口电路相连，所述中央处理器还与所述电源电路相连。进一步的，所述中央处理器具有以太网物理收发器（以太网物理接口），符合IEEE802.310BASE-T/100BASE-TX标准。物理接口模块同时提供了MII接口和MII管理接口。所述以太网接口电路中有一内置以太网隔离变压器的RJ45接口。所述中央处理器的芯片上设计有一接收接口和一发送接口分别连接到所述以太网隔离变压器的第一引脚和第二引脚上，经所述以太网隔离变压器变换后引到RJ45接口的第三引脚和第四引脚。713地所述以太网隔离变压器（引脚再与所述以太网接口电路连本专利技术的原理是：基于双信道跳频的无线传感网络和以太网网关。系统设计中，控制信道和数据信道均采用了nRF24L01芯片。nRF24L01是工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM频段的收发器芯片。芯片基于GFSK调制，125个可选工作频道，可以快速切换频道，适于跳频应用。系统中，nRF24L01通过SPI接口与中央处理器相连接，从中央处理器接收初始化指令和要发送的数据，向中央处理器发回接收的数据。中央处理器采用freescale公司的MCF52233芯片。MCF52233是Freescale单芯片32位微控制器芯片，在ColdFireV2内核上集成了10M/100M快速以太网控制器和以太网物理层模块。MCF52233的物理层模块采用CMOS工艺，由于电平信号的不同以及存在网络冲击信号，不能直接连到普通的RJ45接口，需要添加隔离及电平信号转换电路。为了简化电路设计，采用了内置以太网隔离变压器的RJ45接口。以太网隔离变压器起信号传输、阻抗匹配、波形修复、杂波抑制以及高电压隔离等作用，以保护系统的安全。连接上，MCF52233的PHY_RXN/PHY_RXP接收接口PHY_TXN/PHY_TXP发送接口分别接到PRJ-005A的R-/R+、T-/T+引脚上。经变压器变换后引到RJ45的RX-/RX+、TX-/TX+引脚。本专利技术的有益效果是：网关节点较低层节点，一般数据处理能力强、供电方便，其作用还有发挥空间，可以通过网关对底层节点工作信道进行提前感知和评估，从而更好地分配信道资源，变“盲跳频”为“智能跳频”，进而提高通信可靠性、提高信道资源利用效率。附图说明图1为本专利技术的网关体系的结构示意图。图中标号说明：1、中央处理器，2、控制信道，3、传数据信道，4、SPI接口，5、电源电路，6、以太网接口电路，7、以太网隔离变压器，8、RJ45接口，9、接收接口，10、发送接口，11、第一引脚，12、第二引脚，13、第三引脚，14、第四引脚。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本专利技术。参见图1所示，一种基于双信道跳频的无线传感网络/以太网网关，包括控制信道2、数据信道3、中央处理器1、以太网接口电路6以及电源电路5，所述控制信道2和所述数据信道3通过SPI接口4与所述中央处理器1相连接，所述中央处理器1的另一头与所述电源电路5相连。进一步的，所述以太网接口电路6中有一内置以太网隔离变压器7的RJ45接口8。所述中央处理器1的芯片上设计有一接收接口9和一发送接口10分别连接到所述以太网隔离变压器7的第一引脚11和第二引脚12上，经所述以太网隔离变压器7变换后引到RJ45接口8的第三引脚13和第四引脚14。进一步的，在工业自动化中提高通信可靠性、提高信道资源利用效率，本专利技术提供一种基于双信道跳频的无线传感网络和以太网网关，网关具有两套射频前端，一个作通信信道，用于数据通信；一个作控制信道，用于信道评估和资源调度。网关根据信道评估分配和调度信道用于数据通信，从而变“盲跳频”为“智能跳频”，进而更好地分配信道资源、提高通信可靠性、提高信道资源利用效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双信道跳频的无线传感网络和以太网网关，包括控制信道（2）、数据信道（3）、中央处理器（1）、以太网接口电路（6）以及电源电路（5），其特征在于：所述控制信道（2）和所述数据信道（3）通过SPI接口（4）与所述中央处理器（1）相连接，所述中央处理器（1）的另一侧与所述以太网接口？电路（6）相连，所述中央处理器（1）还与所述电源电路（5）相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于双信道跳频的无线传感网络/以太网网关，该网关包括两套射频前端，一个用作数据通信的数据信道（3），另一个用作信道评估和资源调度的控制信道（2），网关根据控制信道（2）上的信道评估分配和调度数据信道（3），该网关还包括中央处理器（1）、以太网接口电路（6）以及电源电路（5），其特征在于：所述控制信道（2）和所述数据信道（3）通过SPI接口（4）与所述中央处理器（1）相连接，所述中央处理器（1）的另一侧与所述以太网接口电路（6）相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许洪华，许尤，
申请(专利权)人：苏州科技学院，
类型：发明
国别省市：