专利名称：一种外挂式无线通信装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及以交换功能为特征的网络数字信息传输装置，尤其是涉及专用于包括电子记事簿、电子字典、掌上电脑和数据采集设备等的便携式数据终端进行无线信息交换的一种外挂式无线通信装置。
背景技术：
随着信息技术的发展，各种各样的便携式数据终端层出不穷。例如，以方便记录和读取各种信息为主要功能的电子记事本、可提供不同形式字词解释的电子字典、集多种功能于一体的掌上电脑等等。目前，这些功能相近或相异的便携式数据终端彼此之间、终端与其他外部设备之间进行数据交换，缺乏既经济又高效的手段。如果采用短距离的蓝牙标准实现无线互连通信，尚存在通信距离短、成本高、难以推广等问题，如果先通过与笔记本电脑有线连接，再通过移动电话机实现与外部互连，虽然可以延长通信距离提高，但操作复杂，也很难在缺乏专业知识的用户群体中应用。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种外挂式无线通信装置，这种外挂式无线通信装置通过采用曼彻斯特编码方式的无线通信频移键控FSK调制技术和千兆以太网标准IEEE 802.3协议的带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD控制方法，在便携式数据终端彼此之间、以及与其他外部设备等通信对象之间直接进行经济又高效地无线互连通信，实现实时数据信息交换。
本实用新型的实质是将设定的无线通信方式和无线通信协议嵌入一种外挂式无线通信装置，与便携式数据终端配套使用。
本实用新型的技术问题是这样加以解决的一种外挂式无线通信装置，包括无线通信模块、与其连接的天线和电源，无线通信模块中设有FSK调制与解调单元、微控制器，其特征在于所述无线通信模块还设有集成有所述FSK调制与解调单元、采用带冲突检测的载波侦听多路访问控制方法的无线收发集成芯片，以及串行通信接口，无线收发集成芯片的引脚RF-IN、RF-OUT分别经滤波组件与天线连接，无线收发集成芯片的引脚PDATA、PCLK、PALE、DCLK和DIO分别与微控制器的相应接口P1.7、P1.6、P0.0/CMP2、P1.4/INT1和P1.2/SCL相连接，所述引脚PDATA是用于发送和接收数据的双向引脚，所述引脚PCLK是提供FSK解调数字信号的同步时钟信号的引脚，所述引脚DIO是在接收模式下输出解调数字信号而在发射模式下提供进行FSK调制数据的引脚。
本实用新型的上述技术问题可以是这样进一步加以解决的所述无线通信模块的无线收发集成芯片是同时满足如下条件的无线收发集成芯片1)工作频率在300～1000MHz范围内；2)适用于跳频协议；3)具有250Hz步长可编程频率能力。
所述无线通信模块的微控制器，是采用微结构体系框架、单片封装集成有多种系统级功能电路的嵌入式处理器。
所述串行通信接口是至少包括数据收接口RX、数据发接口TX。
所述无线通信模块，是使用世界上通用的工业、科学和医疗频段(ISM)的无线接收/发射通信模块。
所述工业、科学和医疗频段是以下频段370MHz～390MHz、409.7500MHz～409.9875MHz、433MHz、2400MHz～2483.5MHz、5725MHz～5850MHz。
所述天线是外置式天线，或内置式天线。
所述外置式天线是倒F、双倒F、螺旋、偶集子或单集子天线。
所述内置式天线是印制在印刷电路板的内置天线。
所述带冲突检测的载波侦听多路访问控制方法符合千兆以太网标准IEEE 802.3协议，其数据包格式是，8字节的引导字节、2字节的开始标记、至多200字节的数据段和8字节的结束字节。其中引导字节(0x11)用于启动无线接收模块；开始标志(0x55，0xAA)用于在接收时过滤杂乱的信号；所述至多200字节的数据段有两类数据信息包和应答包；结束标志(0x22)表示该数据包已经结束。
所述至多200字节的数据段，包括表示数据包的2字节的类型字段、1字节的数据包包长字段、2字节的接收方ID、2字节的发送方ID、1字节的数据包ID、至多180字节的有效数据段，以及2字节的和校验段。其中类型字段表示数据包的类型；数据包包长字段表示数据包的长度；接收方ID、发送方ID是便携式数据终端序列号后4位，从0000～0xFFFE，可以表示6万多不同的身份，接收方ID可以是公共ID(0xFFFF)；数据包ID表示数据包的标识；和校验是全部数据包的所有字节数据之和。
本实用新型的上述技术问题还可以是这样进一步加以解决的所述外挂式无线通信装置，可以与便携式数据终端配套使用，以实现和其他数据设备进行无线通信、交换信息的功能。所述便携式数据终端也可以配置PTT按键，用作对讲机，用户只要按下PTT按键，而不必进行拨号呼叫，立刻可以和一个或者多个用户进行半双工的通信。
本实用新型的外挂式无线通信装置将数据的收、发功能集成在一个芯片上，与现有数据传输或通信方式对比，减少了外围设备，缩减了操作步骤，显著增强了便携性和娱乐性，还扩大了可操作的群体，延伸了数据传输或通信的距离。具有功耗低、辐射小、集成度高、通信距离较长而成本相对较低的优点，尤其是无须向国家无线电管理委员会申请频段，自定义特定的无线通信协议，具有简单可靠、保密性好和应用前景广阔的特点，不存在协议复杂、编写程序困难以及需要昂贵测试仪器等问题。
下面对照附图并结合具体实施方式
对本发明作进一步说明。
图1是本实用新型具体实施方式
的电路方框图。
图2是本实用新型具体实施方式
的主视图。
图3是本实用新型具体实施方式
的外部连接示意图。
图4是本实用新型具体实施方式
的通信接收中断子程序流程图。
图5是本实用新型具体实施方式
的通信定时中断子程序流程图。
图6是本实用新型具体实施方式
的通信主程序流程图。
具体实施方式
一种外挂式无线通信装置如图1、图2和图3所示，所述外挂式无线通信装置包括无线通信模块、与其连接的天线1和3.6V直流电源2，无线通信模块中设有采用曼彻斯特编码方式的FSK调制与解调单元、微控制器4，还设有集成有所述FSK调制与解调单元、采用带冲突检测的载波侦听多路访问控制方法的无线收发集成芯片5，以及包括数据收接口RX、数据发接口TX的串行通信接口，无线收发集成芯片5的引脚RF-IN、RF-OUT分别经滤波组件与天线1连接，无线收发集成芯片5的引脚PDATA、PCLK、PALE、DCLK和DIO分别与微控制器4的相应接口P1.7、P1.6、P0.0/CMP2、P1.4/INT1和P1.2/SCL相连接，通过串行接口PDATA、PCLK、PALE进行编程，与微控制器4连接的引脚PDATA是用于发送和接收数据的双向引脚，无线收发集成芯片5的引脚PCLK提供FSK解调数字信号的同步时钟信号，引脚DIO在接收模式下输出解调数字信号，在发射模式下提供进行FSK调制的数据。与微控制器4连接的还有其它模块3，如电子计步器等。
所述微控制器4通过串行接口PDATA、PCLK、PALE对集成有采用曼彻斯特编码方式的FSK调制和解调单元、采用CSMA/CD控制方法的无线收发集成芯片5进行设置。
所述无线通信模块，是使用世界上通用的工业、科学和医疗频段(ISM)的无线接收/发射通信模块。
所述的工业、科学和医疗频段是2400MHz～2483.5MHz。
所述无线通信模块的无线收发集成芯片5，采用TSSOP-28封装的超高频单片收发通信芯片CC1000，其工作参数能通过串行总线接口编程改变，工作频率在300～1000MHz范围内，适用于跳频协议，具有250Hz步长可编程频率能力，工作电压为2.3～3.6V，功耗极低，可编程输出功率为-20～10dBm，灵敏度为-109dBm，集成有位同步器、采用曼彻斯特编码方式的FSK调制和解调单元，其FSK数字传送率可达72.8Kbps。
所述无线通信模块的微控制器4，是采用微结构体系框架、单片封装集成有多种系统级功能电路的嵌入式处理器P89LPC922，运行速度6倍于标准80C51器件，有三种类型的串行通信接口UART、I2C、和SPI，工作电压为2.4V～3.6V，支持三种节电模式空闲模式、掉电模式和完全掉电模式。
所述天线1是内置式天线。
外挂式无线通信装置的无线通信模块与配用的便携式数据终端的通信接口相连接的通信线，是包括收数据线RX，发数据线TX和地GND的通信线。
所述通信线是RS232标准串口方式的通信线。
所述RS232标准串口的工作波特率为1200bps，数据位是8位，停止位是1位，校验方式是偶校验。
配用的便携式数据终端发送数据时，通过发数据线TX，将数据以预先设定的通信速率发送给无线通信模块，当接收数据时，便携式数据终端通过收数据线RX采用中断方式接收数据。
所述采用带冲突检测的载波侦听多路访问控制方法符合千兆以太网标准IEEE802.3协议，其数据包格式是，8字节的引导字节、2字节的开始标记、至多200字节的数据段和8字节的结束字节。其中引导字节(0x11)用于启动RF接收模块；开始标志(0x55，0xAA)用于在接收时过滤杂乱的信号；结束标志(0x22)表示该数据包已经结束；至多200字节的数据段有两类数据信息包和应答包。
所述至多200字节的数据段，包括表示数据包的2字节的类型字段、1字节的数据包包长字段、2字节的接收方ID、2字节的发送方ID、1字节的数据包ID、至多180字节的有效数据段，以及2字节的和校验段。其中类型字段表示数据包的类型；数据包包长字段表示数据包的长度；接收方ID、发送方ID是便携式数据终端序列号后4位，从0000～0xFFFE，可以表示6万多不同的身份，接收方ID可以是公共ID(0xFFFF)；数据包ID表示数据包的标识；和校验是全部数据包的所有字节数据之和。
本实用新型的外挂式无线通信装置采用千兆以太网标准IEEE 802.3协议的带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD控制方法，CSMA/CD适宜于总线型局域网拓朴结构的随机竞争型媒体访问控制。其工作过程如下当发送数据时，媒体访问控制(MAC)先按规则从逻辑链路控制子层(LLC)接收数据，然后执行媒体访问规程，当媒体访问控制(MAC)收到逻辑链路控制子层(LLC)发来的数据以后，首先监测总线又称网络电缆是否可以发送，具体是监测总线上是否具有数据，即是否有载波传送。如果总线繁忙，就暂不发送，一旦网络可以发送，即监测总线直至总线空闲即没有载波传送时，再将数据附加上一些控制信息，将数据及控制信息以规定的帧格式，一般称做装帧经物理层发送至总线上。在发送数据的过程中，工作站边发送检测总线，是否自己发送的数据有冲突。如果没有冲突，就继续发送直至发完全部数据；如果有冲突，就立即停止发送数据，但是要发送一个加强冲突的JAM信号，以便使总线上所有工作站都知道总线上发生了冲突，然后，等待一个预定的随机时间，且在总线为空闲时，再重新发送未发完的数据。
当接收数据时，媒体访问控制(MAC)先按规则从物理层接收到数据帧并检查数据帧中的控制信息，从而判断是否发生传输错误。如数据正确，则去掉控制信息后把其送至逻辑链路控制子层(LLC)。
图1是本实用新型的外挂式无线通信装置的电路方框图，下面对照该电路方框图更加具体的说明其工作过程在接收模式下，外挂式无线通信装置的无线通信模块接收来自配用的便携式数据终端的命令和数据，将接收到来自天线1的无线信号，经过无线通信模块的无线收发集成芯片5中的射频低噪声放大器放大，在混频器数模转换与接收用压控振荡器输出的信号进行超外差式的混频产生中频信号，该中频信号在送入解调器之前经过10.7MHz和455KHz两级中频放大和滤波，然后对频移键控调制信号解调，无线收发集成芯片5从DIO引脚输出解调数字信号，解调数字信号的同步性由无线收发集成芯片5的PCLK引脚提供的时钟信号完成，该信号通过中断方式唤醒便携式数据终端。
在发送模式下，来自配用的便携式数据终端的信号通过发数据线TX传送至无线通信模块中的发送缓冲区，并启动定时发送。发送的数据通过频移键控调制器、内部T/R切换电路、发送用压控振荡器直接送入功率放大器，经由天线1发送空中，射频输出是由无线收发集成芯片5的DIO引脚提供的数据进行移频键控调制。
所述便携式数据终端与所述无线通信模块之间的通信命令通过数据线RX、TX传送。
图4所示的是通信接收中断子程序流程，接收信息采用中断方式，有数据接收，就将接收的数据存储于接收缓冲区。
图5所示的是通信定时中断子程序流程，发送信息采用定时中断方式，有数据发送，就发送1字节数据。
图6所示的是通信主程序流程，主程序的任务是先检测接收缓冲区是否接收有完整的数据包，如果接收有完整的数据包，就先处理该数据包，否则处理其他事件，一旦有要发送的数据包，首先复制数据至发送缓冲区，然后启动定时器，进行数据发送。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求1.一种外挂式无线通信装置，包括无线通信模块、与其连接的天线和电源，无线通信模块中设有FSK调制与解调单元、微控制器，其特征在于所述无线通信模块还设有集成有所述FSK调制与解调单元、采用带冲突检测的载波侦听多路访问控制方法的无线收发集成芯片，以及串行通信接口，无线收发集成芯片的引脚RF-IN、RF-OUT分别经滤波组件与天线连接，无线收发集成芯片的引脚PDATA、PCLK、PALE、DCLK和DIO与微控制器的相应接口P1.7、P1.6、P0.0/CMP2、P1.4/INT1和P1.2/SCL相连接。
2.按照权利要求1所述的外挂式无线通信装置，其特征在于所述无线通信模块的无线收发集成芯片是同时满足如下条件的无线收发集成芯片1)工作频率在300～1000MHz范围内；2)适用于跳频协议；3)具有250Hz步长可编程频率能力。
3.按照权利要求1或2所述的外挂式无线通信装置，其特征在于所述无线通信模块的微控制器，是采用微结构体系框架、单片封装集成有多种系统级功能电路的嵌入式处理器。
4.按照权利要求3所述的外挂式无线通信装置，其特征在于所述串行通信接口是至少包括数据收接口RX、数据发接口TX。
专利摘要本实用新型公告了一种外挂式无线通信装置，包括无线通信模块、与其连接的天线和电源，无线通信模块中设有FSK调制与解调单元、微控制器，其特征在于还设有集成有所述FSK调制与解调单元、采用带冲突检测的载波侦听多路访问控制方法的无线收发集成芯片以及串行通信接口。本实用新型将数据的收、发功能集成在一个芯片上，显著增强了便携性和娱乐性，还扩大了可操作的群体，延伸了数据传输或通信的距离。具有功耗低、辐射小、集成度高、通信距离较长而成本相对较低的优点，尤其是无须向国家无线电管理委员会申请频段，自定义特定的无线通信协议，具有简单可靠、保密性好和应用前景广阔的特点，不存在协议复杂、编写程序困难以及需要昂贵测试仪器等问题。
文档编号H04L12/413GK2772134SQ20042006135
公开日2006年4月12日 申请日期2004年9月14日 优先权日2004年9月14日
发明者项芒, 李占宇, 黄洁, 吕绍华 申请人:深圳市金天信电子有限公司