专利名称：窄带中小范围无线数据采集系统的制作方法
技术领域：
窄带中小范围无线数据采集系统
技术领域：
本实用新型涉及无线数据采集网络领域，尤其是适用于小范围、低成本、窄带数据采集、控制及传输的窄带中小范围无线数据采集系统。
背景技术：
目前，普遍的2.4G无线组网方案为采用蓝牙、wifi和zigbee。蓝牙适合于短距离无线数据交换，普遍使用于手机，耳机以及鼠标等设备中。wifi适合于高速无线接入网，在无线局域网普遍使用。zigbee则适合于工业控制向无线组网发展。虽然，上述三种无线组网方案都有成文的规范进行参考和稳定的无线模块进行开发，采用难度较小，但由于组网的总体设备成本较高、功耗较大，对于低端市场和窄带数据无线组网而言并不是理想的解决方案。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对以上所述2.4G无线通信组网方案在低端市场和窄带数据无线组网方面的不足之处，采用2.4G NRF24L01模块和自定义网络协议实现无线组网的窄带中小范围无线数据采集系统，在完全满足无线组网要求的前提下，以克服蓝牙、wifi和zigbee等无线组网方案成本高、功耗大的缺点。为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的:窄带中小范围无线数据采集系统，包括终端和网络服务器，所述终端和网络服务器内均设置2.4G nRF24L01无线模块，终端与网络服务器通过 内设的2.4G nRF24L01无线模块进行无线通信。可以通过处理单元对2.4GnRF24L01无线模块进行配置和实现数据通信，同时将数据链路层协议在硬件底层表达；通过自定义通信协议，实现一个稳定的一主多从的星形网络系统，可以满足小范围、多节点网络的数据采集的需要。所述网络服务器设置的2.4G nRF24L01无线模块优选NRF24L01P+PA+LNA无线模块，以克服不带天线时无线通讯距离有限，错误率高的缺陷，同时便于组建星形网络。所述网络服务器的2.4G nRF24L01无线模块设置在USB设备内，USB设备与网络服务器通过USB接口连接，所述USB设备内还设置加密模块。网络服务器采用处理单元与2.4G nRF24L01无线模块连接，处理单元上采用配置成USB HID设备的方式与计算机进行通信，从而实现无线网络的便携接入和免驱动安装等特点；另外借助USB技术即插即用的特点，使无线网络具有便携组建网络节点的特点，并能通过上位机实现将设备网络数据与远程互联网进行通信控制。本实用新型是针对于手机防盗器的网络版设计的，具体要求实现命令传输，配置传输，文件传输及设备报警上传四大基本功能；网络层面上需要实现少量的数据双向传输，50-100m范围内的网络覆盖能力，小设备数额的无线网络组建功能。考虑到产品的需求，无线组网方案摒弃了蓝牙，wifi, zigbee等2.4G经典无线网络方案，而采用“基于2.4GNRF24L01模块+自定义无线组网协议”来实现，克服以上方案设备成本高、功耗大的劣势。[0008]与现有技术相比，本实用新型有如下优点:1.通过低成本的2.4G nRF24L01无线模块组网，建立的无线网络成本大大降低，且由于网络协议为自定义协议，具有良好的裁剪功能，开发人员在考虑网络系统的时候能够更好的实现与目标产品的良好匹配。2.使用USB HID设备接口技术为星形网络与PC机提供连接接口，使网络组建时具有即插即用的优点，并且可以通过网络服务器端的USB接口获得设备网络中的相关数据，与互联网上的设备进行通信与控制。
图1为本实用新型窄带中小范围无线数据采集系统的组网框架图；图2为本实用新型窄带中 小范围无线数据采集系统的IP规划图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细的描述说明。窄带中小范围无线数据采集系统，如图1所示，其包括终端和网络服务器，所述终端内设置2.4G nRF24L01无线模块，所述网络服务器也设置2.4G nRF24L01无线模块，终端与网络服务器通过内设的2.4G nRF24L01无线模块进行无线通信。通过处理单元对2.4GnRF24L01无线模块进行配置和实现数据通信，数据链路层协议在硬件底层表达；通过自定义通信协议，实现一个稳定的一主多从的星形网络系统，可以满足小范围、多节点网络的数据采集的需要。所述网络服务器设置的2.4G nRF24L01无线模块优选NRF24L01P+PA+LNA无线模块，借此克服不带天线时无线通讯距离有限，错误率高的缺陷，同时便于组建星形网络。所述网络服务器的2.4G nRF24L01无线模块设置在USB设备内，所述USB设备与网络服务器通过USB接口连接，在所述USB设备内还设置加密模块，使其有网络加密功能。所述加密模块可以是加密锁(加密狗)。网络服务器采用处理单元与2.4G nRF24L01无线模块连接，处理单元上采用配置成USB HID设备的方式与计算机进行通信，从而实现无线网络的便携接入和免驱动安装等特点；另外借助USB技术的即插即用的特点，使无线网络具有便携组建网络节点的特点，并能通过上位机实现将设备网络数据与远程互联网进行通信控制。本实用新型使用的2.4G nRF24L01无线模块工作在2.4G全球开放ISM频段，免许可证使用，采用GFSK调制，最高工作频率2Mbps，具有传输稳定，抗干扰强的性能。另外，
2.4G nRF24L01无线模块提供SPI接口，可以方便的与低速处理单元连接，便于开发。USB设备端采用STM32芯片为处理单元，其中加密锁端采用新唐120芯片，仅需提供片内SPI功能引脚3根和GPIO功能引脚3根便可以实现对无线模块的良好控制。本实用新型方案基于NRF24L01模块的特性组建网络的协议部分。根据NRF24L01模块的传输特点，将模块通道O中的5个字节的有效地址的前3字节作为网络的逻辑划分，用以避免相邻网络可能出现的重叠和干扰。另外2个字节，分别用以区分网络所属功能和区分设备与网络服务器。网络功能分为四个基本传输方式，分别赋予四种不同的逻辑通道，可以避免设备不同功能操作时所可能发生的误操作。设备地址规划中，网络服务器采用固定地址，终端采用由设备O逐次递加的方式设定地址，以期具有良好的可扩展性和便易编程的优点。在数据传输方面，根据NRF24L01模块的传输特点，数据传输仅进行点对点的传输，且逻辑上每次通信仅存在一个通信节点。无线传输组网网络地址规划如图2所示。本实用新型将网络中心节点与USB技术结合，采用新唐120单芯片方案，设计了USB无线加密狗，实现了网络设备即插即用，便携组建无线局域网。USB无线加密狗采用新唐120芯片内置的SPI功能控制无线模块NRF24L01，采用芯片内置的USB控制器编程实现将设备模拟为USB HID设备，从而保证了即插即拔和免驱动安装的产品特性。USB HID设备传输属慢速USB设备，但在本实用新型的无线网络中完全可以承担数据的传输。并且其具有开发方便，传输稳定的良好优点。并且与上位机软件具有良好的接口和稳定的传输，可以将无线网络中的数据便捷的提供给上位机软件操作，继而与互联网进行通信控制。 尽管本实用新型是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本实用新型构成限制。参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。
权利要求1.窄带中小范围无线数据采集系统，包括终端和网络服务器，其特征在于，所述终端和网络服务器内均设置2.4G nRF24L01无线模块，终端与网络服务器通过内设的2.4GnRF24L01无线模块进行无线通信。
2.按照权利要求1所述的窄带中小范围无线数据采集系统，其特征在于，所述网络服务器设置的2.4G nRF24L01无线模块选用NRF24L01P+PA+LNA无线模块。
3.按照权利要求2所述的窄带中小范围无线数据采集系统，其特征在于，所述网络服务器的2.4G nRF24L01无线模块设置在USB设备内，USB设备与网络服务器通过USB接口连接，所述USB设备内还设置加 密模块。
专利摘要本实用新型公开一种窄带中小范围无线数据采集系统，包括终端和网络服务器，所述终端和网络服务器内均设置2.4G nRF24L01无线模块，终端与网络服务器通过内设的2.4G nRF24L01无线模块进行无线通信；所述网络服务器设置的2.4G nRF24L01无线模块优选NRF24L01P+PA+LNA无线模块。本实用新型有如下优点通过低成本的2.4G nRF24L01无线模块组网，建立的无线网络成本大大降低，且由于网络协议为自定义协议，具有良好的裁剪功能，开发人员在考虑网络系统的时候能够更好的实现与目标产品的良好匹配；使用USB HID设备接口技术为星形网络与PC机提供连接接口，使网络组建时具有即插即用的优点，并且可以通过网络服务器端的USB接口获得设备网络中的相关数据，与互联网上的设备进行通信与控制。
文档编号G06F13/38GK203149815SQ20132019368
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月16日 优先权日2013年4月16日
发明者任宇鹰 申请人:广州迈得豪电子科技有限公司