基于可见光的工业通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业通信领域，尤其涉及一种基于可见光的工业通信系统。
【背景技术】
[0002]随着LED工业的迅速发展，基于LED照明设备的可见光通信技术正处于即将产业化的大好时机。以LED光源为主体的“绿色照明”具有保护环境、节约能源的特点，且LED具有使用电压低、功耗低、寿命长、易于小型化等对现代社会及其有益的诸多效果，符合人类社会可持续发展的理念。
[0003]目前，工业领域的无线通信主要使用射频通信及红外通信，其覆盖范围不可控，易被偷取，所以，其安全性和保密性都极其有限，而且采用射频和红外通信的方式易受电磁干扰。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是如何解决无线通信的安全性问题。
[0005]为了解决这一技术问题，本发明提供了一种基于可见光的工业通信系统，包括通信发送模块和通信接收模块；所述通信发送模块包括发送端接口电路、发送端控制单元、发送端信号处理电路和LED光源；所述通信接收模块包括光电二极管、接收端信号处理电路、接收端控制单元和接收端接口电路；
[0006]所述发送端控制单元用以将所述发送端接口电路传输而来的数据流进行编码和校验处理后转化为数字电信号，并传输至所述发送端信号处理电路；
[0007]所述发送端信号处理电路用以依据所述数字电信号驱动所述LED光源发光，发出光信号;
[0008]所述光电二极管用以响应所述光信号生成相应的电流信号，并传至所述接收端信号处理电路；
[0009]所述接收端信号处理电路用以根据接收到的电流信号得到相应的模拟信号，并传至所述接收端控制单元；
[0010]所述接收端控制单元用以对接收到的信号进行解码和校验，得到数据流，并通过所述接收端接口传输给外部工业设备。
[0011 ] 可选的，所述发送端接口电路和接收端接口电路为CAN接口或485接口或USB接
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[0012]可选的，所述发射端信号处理电路为LED驱动电路，用以依据接收到的1/0数字信号，驱动所述LED光源的导通与断电变化。
[0013]可选的，所述接收端信号处理电路包括电流电压变换单元和可编程模拟芯片；
[0014]所述电流电压变换单元用以将所述光电二极管反馈而来的电流信号转化为电压信号后输出至所述可编程模拟芯片；
[0015]所述可编程模拟芯片用以依据其外部输入的控制，对接收到的电压信号进行滤波和放大后，最终输出至所述接收端控制单元。
[0016]可选的，所述可编程模拟芯片集成有带通滤波器和可变增益运放；
[0017]所述带通滤波器用以依据外部输入确定的带宽对接收到的电压信号进行滤波，然后传至所述可变增益运放；
[0018]所述可变增益运放用以依据外部输入确定的放大倍数对滤波后的信号进行放大，然后传至所述
[0019]接收端控制单元。
[0020]所述可编程模拟芯片通过所述接收端控制单元接收外部输入，进而据此进行滤波和放大。
[0021]可选的，所述LED光源的切换频率大于200Hz。
[0022]可选的，所述的基于可见光的工业通信系统还包括用以为所述发送端接口电路、发送端控制单元、发送端信号处理电路、接收端信号处理电路、接收端控制单元和接收端接口电路供电的电源模块。
[0023]可选的，所述发送端控制单元编码和校验时分别采用4PPM编码及CRC-16校验；所述接收端控制单元解码和校验时分别采用4PPM编码及CRC-16校验。
[0024]本发明利用LED光源来实现信号传输，这种可见光通信的方式与工业领域中的无线通信(射频通信、红外通信)相比较，具有覆盖范围可控，不易被窃取，具有高安全性和保密性以及发射功率高、使用场合广、无电磁干扰和节约能源等优点。并且通信可以随时随地的进行而不需要另外铺设额外的辅助设备，只要终端装有光电接收器便可以接收发送端发出的可见光信息。
【附图说明】
[0025]图1是本发明一实施例中基于可见光的工业通信系统的示意图；
[0026]图2是本发明一实施例中通信发送模块的示意图；
[0027]图3是本发明一实施例中通信接收模块的示意图；
[0028]图4是本发明一实施例中可编程模拟芯片与接收端控制单元的连接示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下将结合图1至图4对本发明提供的基于可见光的工业通信系统进行详细的描述，其为本发明可选的实施例，可以认为，本领域的技术人员可以在不改变本发明精神和内容的范围内对其进行修改和润色。
[0030]请参考图1，本发明提供了一种基于可见光的工业通信系统，包括通信发送模块和通信接收模块；所述通信发送模块包括发送端接口电路、发送端控制单元、发送端信号处理电路和LED光源；所述通信接收模块包括光电二极管、接收端信号处理电路、接收端控制单元和接收端接口电路；
[0031]所述发送端控制单元用以将所述发送端接口电路传输而来的数据流进行编码和校验处理后转化为数字电信号，并传输至所述发送端信号处理电路；
[0032]所述发送端信号处理电路用以依据所述数字电信号驱动所述LED光源发光，发出光信号；
[0033]所述光电二极管用以响应所述光信号生成相应的电流信号，并传至所述接收端信号处理电路；
[0034]所述接收端信号处理电路用以根据接收到的电流信号得到相应的模拟信号，并传至所述接收端控制单元；
[0035]所述接收端控制单元用以对接收到的信号进行解码和校验，得到数据流，并通过所述接收端接口传输给外部工业设备。
[0036]有关其发送和接收的过程，可以简化表述为:
[0037]通信发送模块发送数据时，所述发送端控制单元通过所述接口电路接收数据流后，将数据流处理为〈10Kbps的数字电信号传输给所述发射端信号处理电路，所述发射端信号处理电路将数字电信号处理后加载在所述LED光源上输出；
[0038]通信接收模块接收数据时，所述光电二极管接收光信号并转换成电流信号传输给所述接收端信号处理电路，接收信号处理模块由所述控制单元进行控制，所述接收端信号处理模块将接收的信号转换成控制单元能接收的电信号，所述接收端控制单元将接收到的数据电信号处理为数据流，并通过所述接收端接口电路将处理后的数据流传输给工业设备进行控制。
[0039]在本发明可选的实施例中，所述的基于可见光的工业通信系统还包括用以为所述发送端接口电路、发送端控制单元、发送端信号处理电路、接收端信号处理电路、接收端控制单元和接收端接口电路供电的电源模块。
[0040]关于所述通信发送模块:
[0041 ] 在本发明可选的实施例中，所述发送端接口电路为CAN接口或485接口或USB接口。所述发射端信号处理电路为LED驱动电路，用以依据接收到的1/0数字信号，驱动所述LED光源的导通与断电变化。所述LED光源的切换频率大于200Hz。所述发送端控制单元编码和校验时分别采用4PPM编码及CRC-16校验。
[0042]将以下可选方案结合到上文的发送过程中，可以具体化为:
[0043]外部通信设备通过发送端接口电路发送数据到发送端控制单元，发送端控制单元对于接收到的数据进行CRC-16校验，并将经过校验后的数据进行4PPM编码，经过编码后的数据驱动LED在“亮”和“灭”之间不断的进行切换来输出信号。为了使人眼感觉不到灯光的闪烁，本可选方案中，进