ZigBee和WiFi互转网关及其互转装置的制造方法

文档序号:8850646阅读:1250来源:国知局
ZigBee和WiFi互转网关及其互转装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及网络信号通信领域,具体地,涉及ZigBee和WiFi互转网关及包括该网关的互转装置。
【背景技术】
[0002]ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的无线传输技术。该技术主要工作于无需注册的2.4GHz频段,传输距离10-300M,速率10_250kbps,功耗5mA,是一种近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率和低成本的无线联网标准。它与蓝牙技术相似,但是比蓝牙技术具有更大的优势。其最大的特点就是低功耗、单网络节点容量数大以及拥有自组网能力。在一个ZigBee网络中,最多拥有的网络节点数可达65000个。多数的时间ZigBee终端可以处于休眠模式,最大程度的降低了设备的自身的电量使用,更加适合用于那些不需要实时传输或者连续更新的场合。通常,两节普通的5号电池能够让设备工作6-12个月,当终端进入深度休眠时,设备可工作时间甚至可以延长至24个月。
[0003]由于ZigBee技术的诸多特点,它特别适用于工业上无线数据采集和监控网络,以及大范围自组网的建立。同时,根据应用环境的不同,ZigBee节点可以非常灵活的与不同传感器集成在一起,组建成不同用途的ZigBee传感网络。例如,ZigBee节点与温湿度传感器集成,来实现粮食仓库、药品仓库和化学品仓库的温湿度监控;ZigBee节点与二氧化碳传感器集成,来实现蔬菜大棚和森林中蔬菜植物的生长状况的监控;ZigBee节点与烟雾传感器集成,来实现室内火警监控等。这些集成不但在资源上节省了人力物力财力,而且能够更加准确的提供所需的实时数据,同时也使使用者远离了一些危险系数大或者人力无法长期坚持的检测环境。
[0004]当然,ZigBee技术有其很大的局限性,首先它的传输速率相对较低且通讯距离短,其次,它的电波穿透能力不强且抗干扰能力差,致使ZigBee更加适合在室内小范围,大空间上使用。
[0005]WiFi通信模块的全称是Wireless Fidelity,是基于IEEE802.11标准的无线传输技术。该技术使用的2.4GHz频段,传输距离在100-300M,最大速率可达300Mbps,功耗10-50mA,是支持互联网接入的无线电信号。其主要特点是:无线数据传输速率高,覆盖范围广,方便与现有的以太网络结合,组网成本很低。目前广泛应用于个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端上。WiFi通信模块是由AP (Access Point)和无线网卡组成的无线网络。一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡以及一台AP,如此便能以无线模式,配合既有的有线架构来分享网络资源。现在WiFi通信模块在国内的覆盖范围越来越广泛,宾馆、住宅区、火车站、飞机场以及各种公共场所基本上都能够搜索到WiFi通信模块信号。
[0006]当然,WiFi通信模块也有其局限性。相对于ZigBee技术,WiFi的功耗更高,因此对于供电的要求则更为苛刻。于此同时由于WiFi采用的是射频技术,通过空气发送和接收数据,使用无线电波传输数据信号,数据包在传送的过程中都可以被外界检测或接收,信息安全是个隐患,虽然数据可以经过加密后传输,但在数据包足够多的情况下,仍有被黑客破解的可能。再者,WiFi的单网节点最大容量数2007个,也在一定程度上限制了使用环境。
[0007]因此,根据不同的应用环境将ZigBee技术与WiFi技术结合在一起,发挥其各自的优点是目前主流的思想。例如,在智能仓储中,我们可以在仓库内部部署非常多的带有ZigBee传输模块的传感器节点,这些传感器感知的数据先由低功耗的ZigBee网络进行收集,然后发送到用于信息汇集具有高传输速率WiFi节点上,再由WiFi网络传输给上层。但是,ZigBee技术与WiFi技术是两种不同的技术,实现的方法有很大的差异,存在着很大的异构性。如何屏蔽异构性,最大程度的发挥ZigBee网络与WiFi网络的各自优势,实现两种网络的无缝连接成为了一个待解决的问题。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的是提供一种ZigBee和WiFi互转网关,该网关克服了现有技术中的ZigBee和WiFi各自的缺点,将上述的ZigBee和WiFi进行结合,实现两者的互补,本实用新型还提供ZigBee和WiFi互转网关转换装置,该网关转换装置结构简单,使用方便。
[0009]为了实现上述目的,本实用新型提供了一种ZigBee和WiFi互转网关,该互转网关包括=ZigBee通信模块、WiFi通信模块和电源模块,所述电源模块被配置成分别连接于所述ZigBee通信模块和WiFi通信模块以提供工作电压;
[0010]所述ZigBee通信模块被配置成连接于所述WiFi通信模块以实现组网、协议转换和数据传输。
[0011]优选地,所述ZigBee通信模块的RX端口连接于所述WiFi模块的TX端口;
[0012]所述ZigBee通信模块的TX端口连接于所述WiFi模块的RX端口。
[0013]优选地,所述无线局域网ZigBee通信模块的型号为CC2530。
[0014]优选地,所述无线局域网ZigBee通信模块包括:
[0015]ZigBee通信单元和连接于所述ZigBee通信单元的微控制器单元,所述ZigBee通信单元通过微控制器单元中ZigBee协议栈和WiFi协议栈实现组网、协议转换和传输数据。
[0016]优选地,所述ZigBee通信单元的RX端口连接于所述微控制器单元的TXl端口,所述微控制器单元的RX2端口连接于所述WiFi通信模块的TX端口;
[0017]优选地,所述ZigBee通信单元的TX端口连接于所述微控制器单元的RXl端口,所述微控制器单元的TX2端口连接于所述WiFi通信模块的RX端口。
[0018]优选地,所述互转网关还包括=ZigBee终端设备,所述ZigBee终端设备用于采集信号,被配置成连接于所述网关的ZigBee通信模块。
[0019]优选地,所述网关还包括:WiFi终端设备,所述WiFi终端设备被配置成连接于所述WiFi通信模块。
[0020]本实用新型还提供一种ZigBee和WiFi互转网关转换装置,该网关转换装置包括:盒体和根据上述的ZigBee和WiFi互转网关,所述盒体的内部设置有与所述网关相配合的安装槽,且所述盒体的侧面设置有多个通口,所述多个通口对应于所述ZigBee通信模块的外接端口和所述WiFi通信模块的外接端口。
[0021]优选地,所述网关通过固定件安装于所述盒体中。
[0022]优选地,所述固定件为螺钉或螺母。
[0023]本实用新型的网关能够出色的解决ZigBee网络和WiFi网络之间因异构而产生的网络无法接合,数据传输困难等问题,实现了两种无线网络的互通互联,提高了 ZigBee网络和WiFi网络项目中的应用价值,上述的网关的优势在于将两种异构网络的模块集成到一起,同时,由ZigBee通信模块芯片来控制WiFi通信模块初始化加载过程,无需再增加多余的微处理控制器,节约了成本。
[0024]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0025]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型,但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0026]图1是说明本实用新型的一种优选实施方式的网关的框架示意图;
[0027]图2是说明本实用新型的一种优选实施方式的网关的启动流程图;
[0028]图3是说明本实用新型的一种优选实施方式的ZigBee通信模块传输数据的数据帧示意图;
[0029]图4是说明本实用新型的一种优选实施方式的WiFi通信模块传输数据的数据帧不意图;以及
[0030]图5是说明本实用新型的另一种优选实施方式的网关的框架示意图。
[0031]附图标记说明
[0032]101无线局域网ZigBee通信模块;
[0033]102无线局域网WiFi通信模块;
[0034]103电源模块;104微控制器单元;
[0035]201 ZigBee终端设备;202 WiFi终端设备。
【具体实施方式】
[0036]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限制本实用新型。
[0037]本实用新型提供ZigBee和WiFi互转网关,该互转网关包括:ZigBee通信模块1UffiFi通信模块102和电源模块103,所述电源模块103被配置成分别连接于所述ZigBee通信模块101和WiFi通信模块102以提供工作电压;
[0038]所述ZigBee通信模块101被配置成连接于所述WiFi通信模块102以实现组网、协议转换和数据传输。
[0039]其中,ZigBee通信模块101和WiFi通信模块102都是无线局域网,具体如【背景技术】中的描述。
[0040]通过上述的实施方式,本实用新型克服了现有技术中的ZigBee通信模块101和WiFi通信模块102单独使用时的缺陷,通过连接的方式,充分利用ZigBee通信模块101的网络低成本、低功耗和WiFi通信模块102的网络高速稳定的优点,规避了 ZigBee网络的短距离和WiFi网络高成本、高功耗的缺点。
[0041]以下结合附图1-5对本实用新型进行进一步的说明。
[0042]本实用新型的微控制器单元104中的控制程序和数据交换管理程序实现对ZigBee通信模块101和WiFi通信模块102的控制以及ZigBee通信模块101和WiFi通信模块102之间的通信管理,图2中整个装置的启动步骤是SlOl加电程序开始;S102加载ZigBee无线收发模块驱动;S103加载是否成功,成功则执行S104,否则执行S102 ;S104加载WiFi通信模块驱动;S105加载是否成功,成功则执行S106,否则重复执行S104 ;S106建立连接,发送数据。
[0043]在上述的【具体实施方式】中,所述ZigBee通信模块101的RX端口连接于所述WiFi模块102的TX端口 ;所述ZigBee通信模块101的TX端口连接于所述WiFi模块102的RX端口。
[0044]可以通过上述的连接方式,实现ZigBee通信模块101和WiFi模块102的信息交互,能够在不影响ZigBee通信模块101和WiFi模块102各自独立工作的基础上,实现两种模块间无障碍的相互通信。
[0045]上述的【具体实施方式】中,所述无线局域网ZigBee通信模块101的型号为CC2530,
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