河流海岸模型can总线式无线射频中继器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器，包括天线、无线射频模块、处理器模块、CAN总线控制器模块、电源模块和CAN总线接口模块；天线、无线射频模块、处理器模块、CAN总线控制器模块和CAN总线接口模块依次相连，电源模块与无线射频模块、处理器模块、CAN总线控制器模块、CAN总线接口模块电连接。采用本实用新型的装置解决了老式设备现场需大量布线的问题，只需要布置与CAN总线的连接线，且只需一次布线；且移动方便，功耗低，CAN总线的可靠性和传输距离弥补了无线射频传输不可靠和距离相对短的缺陷，CAN总线的接口统一，兼容性较好。
【专利说明】河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无线射频中继器。具体涉及一种用于河流海岸模型的CAN总线式无线射频中继器。
【背景技术】
[0002]目前，很多河流海岸模型上的测量设备都是通过有线的形式将现场测量的数据传送出去，比如流速、水位、波高、含沙量浓度等数据。根据现有的纯粹的有线传输或纯粹的无线传输协议和技术，全部有线传输数据或全部无线传输数据可能比较简单，但是同样也有很多的缺点:1、如果测量传感器较多，采用全有线的传输方案，会有大量的布线；2、全部使用有线的设备移动性较差，布线制约了设备的移动性能；3、有线传输的总线协议各不相同，兼容性差；4、全部有线传输布线成本较高、维护工作量大；5、全部采用射频无线传输的方案，传送距离存在一定的局限；6、全部采用射频无线传送的方案，可靠性不如有线传输，同时传输的开销较大，测量终端容量不足。
[0003]无线射频技术的物理特性决定了数据的传输可以不依靠各种有线的总线方式传输数据，无线射频信号的传输是无方向性的，无线射频信号可以很容易地绕过遮挡物，具有较好的穿透性。无线射频信号的传输距离很容易就可以达到50米以上，但是距离也是受限制的。无线射频信号传输可以双向通信，这种特性为控制带来方便。
[0004]CAN总线是一种工业总线，常用在汽车控制等领域。CAN总线的具有极高的可靠性；传输速率快；传输距离远；抗干扰强；可以组成网络。
[0005]虽然无线射频传输相比有线传输数据有很多优势，但是无线射频收发装置尚未在模型测量与控制等领域得到普及。主要的原因在于模型测量与控制系统中的绝大多数设备仅仅支持有线接口，并且无线射频传输数据的一些固有缺点。目前很多设备和技术虽然已经比较陈旧，但是更换一整套设备的成本还是比较大的。种种原因导致了无线射频技术在模型测量与控制领域无法普及，以至于无线射频传输不能发挥其优势，从而会影响模型测量与控制的质量和生产效率。
【发明内容】
[0006]本实用新型的发明目的:本实用新型采用CAN总线和无线射频结合的方式，集无线射频传输和有线传输的优点，以较低的成本解决目前旧设备全有线传输安装成本大，安装后移动不便，维护成本高的缺点；同时也解决了全无线传输可靠性差，成本高昂的缺点。
[0007]本实用新型的技术方案:河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器，包括天线、无线射频模块、处理器模块、CAN总线控制器模块、电源模块和CAN总线接口模块；天线、无线射频模块、处理器模块、CAN总线控制器模块和CAN总线接口模块依次相连，电源模块与无线射频模块、处理器模块、CAN总线控制器模块、CAN总线接口模块电连接。
[0008]作为优选，所述天线为PCB天线、弹簧天线或陶瓷天线。
[0009]作为优选，所述CAN总线接口模块通过RJ45接口与CAN总线连接。[0010]本实用新型的有益效果:(I)现场无需大量布线，只需要布置与CAN总线的连接线，且只需一次布线；(2)测量终端采用无线射频传输，移动方便，功耗低；(3)CAN总线的可靠性和传输距离弥补了无线射频传输不可靠和距离相对短的缺陷；(4) CAN总线的接口统
一，兼容性较好。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的结构示意图；
[0012]图2为本实用新型应用系统的示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
[0014]如图1所示，本实用新型的河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器，包括天线1、无线射频模块2、处理器模块3、CAN总线控制器模块4、电源模块5和CAN总线接口模块6。
[0015]天线I与无线射频模块2相连，无线射频模块2、CAN总线控制器模块4均与处理器模块3相连。电源模块5分别与无线射频模块2、处理器模块3、CAN总线控制器模块4和CAN总线接口模块6相连，为它们供电。CAN总线接口模块6与CAN总线8相连。
[0016]无线射频模块2通过天线I接收水位仪发出的无线射频信号；处理器模块3将无线射频模块2传输过来的无线射频信号转换成电平信号，然后发送给CAN总线控制器模块
4;处理器模块3将接收到的CAN总线控制器模块4的电平信号转换成无线射频信号，并发送给无线射频模块2 ；
[0017]CAN总线控制器模块4将CAN总线接口模块6传输过来的差分信号转换成电平信号，然后发送给处理器模块3 ；CAN总线控制器模块4将处理器模块3传输的电平信号进行转换成分差信号，并发送给CAN总线接口模块6 ;
[0018]所述电源模块5供电给无线射频模块2、处理器模块3、CAN总线控制器模块4和CAN总线接口模块6。
[0019]天线I向水位测量仪10发射无线射频信号，或者接收水位测量仪10发出的无线射频信号，通常可以根据设备尺寸要求，选择合适的天线1，选用PCB天线，弹簧天线或者陶瓷天线；天线I的质量直接影响无线射频信号传输的距离和无线射频信号的质量。
[0020]无线射频模块2负责天线I传输信号的收发。一方面，将从处理器模块3接收到的无线射频信号通过天线I发送出去。另一方面，无线射频模块2接收由天线I接收到的无线射频信号，并发送到处理器模块3 ;无线射频模块2还收发控制应答信号。
[0021]处理器模块3与无线射频模块2通过同步串行总线(SPI)相连，当无线射频模块2收到相应的数据信号后，通知处理器模块3 ;处理器模块3从无线射频模块2得到检测数据，并根据协议解析分析收到的数据，并根据相应的协议将无线数据转化为TTL电平信号，并发送给CAN总线控制器模块4 ;另一方面，处理器模块3将从CAN总线控制器模块4接收到的TTL电平信号，根据协议进行转化为无线射频数据，并传送至无线射频模块2。
[0022]为了能处理相对较大的数据量，提供相对较高的性能，处理器模块3可以采用STM32系列微控制器和独立CCllOl的解决方案，STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。STM32系列的特点为:可以选择采用固件库开发，不必接触底层寄存器，大大缩短开发周期，降低上手难度；性价比高，32位的控制器有着接近于I6位甚至高端8位控制器的价格。选型简单，从48到144引脚，101-107各系列，Fl, F2, F4三代，从成本到功能均易于选择。功能丰富，小嵌入式均能胜任。
[0023]为了增强设备的灵活和扩展性能，可以采用处理器模块3和无线射频模块2独立的解决方案。处理器模块3可采用恩智浦(NXP)的LPC11XX系列的微控制器，无线收发模块2可以采用德州仪器(TI)的CCllOl无线射频收发芯片。恩智浦(NXP)的LPClIXX系类处理器可以做到系统兼容，同时价格便宜，用户可以根据需要在LPC11XX选择不同性能和型号的微控制器，同时LPC11XX系列微控制器有着不错的功耗控制。经过功耗控制优化也可以非常容易的将功耗控制在μA级别。同时这个系列的微控制器接口丰富，可以提高系统的扩展性。德州仪器(TI)的CCllOl无线收发芯片同样具有出色的功耗表现。
[0024]CAN总线控制器模块4主要负责将从处理器模块3接收到的TTL电平信号，转换成差分信号，通过双绞线传输至CAN总线接口模块6，且从CAN总线接口模块6接收到的差分信号转换成TTL电平信号，并传送给处理器模块3。
[0025]电源模块5为无线射频模块2、处理器模块3、CAN总线控制器模块4和CAN总线接口模块6供电，CAN总线接口模块6采用电源模块的供电电压为DC12V。
[0026]CAN总线接口模块6定义了 CAN总线8的物理接口结构，采用RJ45接口作为CAN总线8的接口，采用以双绞线作为传输和供电总线，使用差分信号传播信号，数据线上的供电电压为DC12V。
[0027]如图2所示本实用新型的一种实施方案:上位机7通过以太网或者485总线11与网关12连接，网关12与CAN总线8连接，CAN总线8根据需求连接一个或者多个河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器9，河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器9和无线水位测量仪10通过无线射频信号通信。其中CAN总线8通过双绞线连接河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器9 ;当需要监控的范围较广时，可以增加多个河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器9和水位测量仪10来扩大监控范围。
[0028]当上位机7需要连接多个网关12或者距离较长时，使用485总线连接网关12，485总线采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上485总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复，485总线用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线，节省布线开支。
[0029]应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器，其特征在于:包括天线(I)、无线射频模块(2 )、处理器模块(3 )、CAN总线控制器模块(4 )、电源模块(5 )和CAN总线接口模块(6 );天线(I)、无线射频模块(2 )、处理器模块(3 )、CAN总线控制器模块(4 )和CAN总线接口模块(6)依次相连，电源模块(5)与无线射频模块(2)、处理器模块(3)、CAN总线控制器模块(4)、CAN总线接口模块(6 )电连接。
2.根据权利要求1所述的河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器，其特征在于:所述天线(I)为PCB天线、弹簧天线或陶瓷天线。
3.根据权利要求1所述的河流海岸模型CAN总线式无线射频中继器，其特征在于:所述CAN总线接口模块(6)通过RJ45接口与CAN总线(8)连接。
【文档编号】H04B7/14GK203503143SQ201320618958
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】夏云峰, 王建中, 王驰, 周良平 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院