专利名称：超低功耗远距离无线传感自组网络平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能自动组成无线网络通道将数据传送到目的地的图像式超 低功耗远距离无线传感自组网络平台。它可用于公共交通车站数据传递系统；铁路、油田、 码头及部队的数据通信；智能小区的监控及数据传递；安防报警及煤矿井下人员考勤和定 位；水、电、煤气、暖气自动抄表收费系统；大型商场后勤物流的数据传输；特种部队小分队 野外的局域网安全通讯等领域。
背景技术：
在现有的远距离无线传感领域中主要有两大类要付费且要申请使用通讯频段的 无线传感和免费且无须申请使用通讯频段的无线传感。付费且要申请使用通讯频段的，大 多以GPRS、CDMA、WIFI等无线网络传输为载体，其最大的缺陷就是用户在使用的过程中必 须付费，并且要牵涉第三方结算。另外它的功耗也高，可塑性也差，不能做到通用。组网形 式多以星型结构为主，方式较单一。免费且无须申请通讯频段的，主要以433MHz的免费无 线传输为主，其技术缺陷是它只能进行点对点的传输，如果一个设备出现故障，则该设备下 连接的所有设备的数据都不能传输，不具备多路径传输。其二它的可塑性差，不能做到通 用。第三它传输距离较近，如果需要远传就必须另加功率放大器，这无形增加了成本和功耗 的开销。到目前为止，许多无线传感的应用只是停留在简单的点对点的简单应用，对大容量 的数据传输就显得无能为力了。因此对该领域的无线通讯的技术应用必须进一步的创新和 提高，以满足当前物联网行业迅速发展的迫切需要。
发明内容本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处，而提供一种成本低、功耗小能 在2μ A以下，不需另加功率放大器就可传输距离远，且能适用多种传感数据的采集方式； 又可自动组成网络、实现多路径传输，确保系统的稳定性和可操作性；采用高抗干扰的窄带 多通道跳频技术，其整个频段的使用既免申请又免费的超低功耗远距离无线传感自组网络
D ο本实用新型的目的是采用以下技术措施来实现的该超低功耗远距离无线传感自 组网络平台是由两个或两个以上具有自组网络功能的单机系统(以下简称为节点NODE)组 成。每个节点NODE是由外部接口、远距离射频收发部分和控制主机三个独立部分构成。其控制主机含有中央处理器、存储器、实时钟和外围RS232接口。其中存储器包括 有临时数据存储器SRAM和中央处理器自带的非易失性存储器FLASHMEM0RY和EEPR0M。中 央处理器是通过8位的数据总线和16位的地址总线同临时数据存储器SRAM相连接。中央 处理器还通过SPI总线同远距离射频收发部分相连接。中央处理器还通过II C总线同实 时钟相连接。以上所述的自带存储器FLASHMEM0RY是用来存放控制处理程序和协议，自带 存储器EEPROM是用来存放数据。而临时数据存储器SRAM是用来存放当前要处理的数据。 RS232接口是用来提供电池的电压采样检测和数据输出接口，以便系统的维护以及和其它系统的对接。实时钟是给整个系统提供时间基准。其外部接口是根据所采集数据传感器的模式不同，而外部接口的方式是串行接 口，或者是并口，或者是高速的USB。远距离射频收发部分含有天线、高频切换器、临频前端、远距离无线射频收发器、 SPI总线、收发状态中断、低功耗控制端口、温度补偿、电源及电源滤波。其中电源是由中央 处理器的端口供电以达到低功耗。电源滤波以达到降低纹波和耦合的杂波对射频发送和接 收的干扰。温度补偿以达到降低基准频率随温度变化漂移。天线是这个无线通道的出入口， 高频切换器是用来切换收发通道的开关。临频前端是射频的选频网络。远距离无线射频收 发器担负对射频数据的编解码出来和通过SPI总线对中央处理器通讯的功能。本实用新型相比现有技术具有如下优点该远距离无线传感自组网络平台具有很 高的智能功能，对所要监测的仪器或仪表不需做任何改造，就能做到不入户，不扰民就能可 靠地获取所需数据。它拓宽了目前无线局域网的应用范围，能够解决复杂的数据处理和适 应恶劣的条件环境。它对物联网应用产业链中起到了充分的补充作用。
图1为本实用新型节点NODE的结构框图。图2为本实用新型节点NODE的逻辑程序图。图3为本实用新型远距离射频收发部分的结构框图。图4为本实用新型的网络拓扑图。
具体实施方式
本实用新型
以下结合附图和实施例作进一步详述该超低功耗远距离无线传感自 组网络平台是由两个或两个以上具有自组网络功能的节点NODE 1组成。每个节点NODE 1 是由外部接口 2、远距离射频收发部分3和控制主机4三个独立的部分构成。其控制主机4含有中央处理器、存储器、实时钟和外围RS232接口。以上所述的存 储器除中央处理器自带的非易失性存储器FLASHMEM0RY和EEPROM外，还新增加了临时数 据存储器SRAM。中央处理器是通过8位的数据总线和16位的地址总线同临时数据存储器 SRAM相连接。中央处理器还通过SPI总线同远距离射频收发部分相连接。中央处理器还通 过II C总线同实时钟相连接。其外部接口 2是根据所采集数据传感器的模式不同，而外部接口的方式可以是串 行接口，或者是并口，或者是高速的USB。其远距离射频收发部分3是由天线、高频切换器、临频前端、远距离射频收发器、 SPI总线、收发状态中断、低功能控制端口、温度补偿、电源及电源滤波。该远距离射频收发 部分3的电源是采用中央处理器端口供电的供电方式。另外还要将已经编写好并编译产生可执行的代码写入该无线传感自组网络平台 的每个节点NODE的中央处理器内的程序存储器FLASHMEM0RY中。同时还要将设备序列好、 MAC地址、装机相关信息及安全密钥等信息参数写入中央处理器内的存储器EEPROM中。整个系统是这样工作的，当系统上电后就会根据不同的控制逻辑进行相应的运 行。首先运行的是系统初始化程序，它是将系统包括程序本身所需要的参数以及相关的状态作初始化，然后进行系统自检程序。自检程序的目的主要是检查系统各个部件的硬件和 相关接口是否正常，以保证后面应用程序运行稳定并能执行相应功能。上面所有过程完成 后，系统进入睡眠低功耗模式。当系统需要处理业务数据时，可以通过实时钟进行预设定。 只要时间一到，实时钟会通过中断方式将中央处理器从睡眠低功耗模式唤醒。中央处理器 被唤醒后，首先判断当前时间应该执行什么功能。如果没有什么可执行，则中央处理器继 续进入睡眠低功耗模式。如果中央处理器判断是处理业务数据的时间到了，则先通过外围 接口打开传感器的电源并对其进行初始化，如果出错则系统记录状态进入出错处理，如果 一切正常，则对目标进行数据采集，该数据通过传感器传递给中央处理器并保存在临时数 据存储器SRAM中。中央处理器对该数据经过数据处理，并将处理后的数据备份在存储器 EEPROM中，同时存储器SRAM中的原始数据也得到同样的保留，这些历史数据以供备案处 理。接着中央处理器会打开远距离射频收发部分，先打开电源并初始化，同时设置好相关的 信道发送功率等参数，进行自动组建无线网络。该网络是多路径的，当需要经过某个节点 NODE路由传输出现故障时，就可以通过其它的节点NODE进行路由传输，不至于某个节点的 故障会导致这个网络数据不能传递，以确保数据传递的可靠性。当无线网络组建成后，数据 就会通过该网络传输到指定的目的地。于是整个业务数据处理完成。系统又重新进入睡眠 功耗模式，直到下次处理流程来才又开始。
权利要求一种超低功耗远距离无线传感自组网络平台是由两个或两个以上具有自组网络功能的节点NODE(1)组成，每个节点NODE(1)是由外部接口(2)、远距离射频收发部分(3)和控制主机(4)三个独立部分构成，其特征是1)控制主机(4)含有中央处理器、存储器、实时钟和外围RS232接口，其所述存储器包括有临时数据存储器SRAM和中央处理器自带的非易失性存储器FLASHMEMORY与EEPROM，中央处理器是通过8位的数据总线和16位的地址总线同临时数据存储器SRAM相连接，中央处理器还通过SPI总线同远距离射频收发部分相接，中央处理器还通过II C总线同实时钟相连接；2)外部接口(2)是根据所采集数据传感器的模式不同，其外部接口(2)的方式是串行接口，或者是并口，或者是高速的USB；3)远距离射频收发部分(3)含有天线、高频切换器、临频前端、远距离无线射频收发器、SPI总线、收发状态中断、低功耗控制端口、温度补偿、电源及电源滤波，其中电源是采用中央处理器的端口供电的方式。
专利摘要一种超低功耗远距离无线传感自组网络平台，可用于公共交通车站数据传递系统；铁路、油田、码头及部队的数据通信；智能小区的监控及数据传递等领域。该超低功耗远距离无线传感自组网络平台是由两个或两个以上具有自组网络功能的节点NODE组成。而每个节点NODE又是由外部口、远距离射频收发部分和控制主机三个独立部分构成。该超低功耗远距离无线传感自组网络平台具有很高的智能功能，对所要监测的仪器或仪表不需做任何改造，就可以不入户、不扰民就能可靠地获取所需数据。它拓宽了目前无线局域网的应用范围，能够解决复杂的数据处理和适应恶劣的条件环境。它对物联网应用产业链中起到了充分的补充作用。
文档编号H04W84/18GK201718052SQ201020182618
公开日2011年1月19日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者张四虎, 邬佳馨 申请人:张四虎;邬佳馨