一种便携式网关模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种便携式网关模块，包括射频功率放大芯片、平衡转不平衡电路、无线协议控制芯片、以太网控制芯片、USB控制芯片、数据状态指示电路和电源电路，电源电路与各个模块及电路的电源输入端连接，以太网控制芯片的数据传输端与无线协议控制芯片的SPI端口连接，数据状态指示电路与无线协议控制芯片的I/0端口连接，USB控制芯片与无线协议控制芯片的USART端口连接，无线协议控制芯片的信号输出端与平衡转不平衡电路的信号输入端连接，平衡转不平衡电路的信号输出端通过射频功率放大芯片与天线连接。与现有技术相比，本实用新型通过优化内核程序，实现了IEEE802.15.4无线网络、以太网络及通用串行总线之间数据转换和通信，方便携带，使用灵活。
【专利说明】一种便携式网关模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种网关模块，尤其涉及一种便携式网关模块。
【背景技术】
[0002]近年来，基于IEEE802.15.4的无线个人区域网，其低功耗、低成本的优点使它在很多领域获得了广泛的应用。无线个人区域网的应用需要将数据汇聚到计算机处理、保存、显示，由于两者之间数据存在协议和物理接口的不匹配，必须通过具有协议和物理接口转换功能的网关来实现数据交换。目前此类设备，设计复杂，体积较大，实现成本高，协议转换单一、支持物理接口少，不适应无线个人区域网与计算机的多种方式连接，从而制约了无线个人区域网广泛应用。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种便携式网关模块。
[0004]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
[0005]本实用新型包括射频功率放大芯片、平衡转不平衡电路、无线协议控制芯片、以太网控制芯片、USB控制芯片、数据状态指示电路和电源电路，所述电源电路与各个模块及电路的电源输入端连接，所述以太网控制芯片的数据传输端与所述无线协议控制芯片的SPI端口连接，所述数据状态指示电路与所述无线协议控制芯片的I/O端口连接，所述USB控制芯片与所述无线协议控制芯片的USART端口连接，所述无线协议控制芯片的信号输出端与所述平衡转不平衡电路的信号输入端连接，所述平衡转不平衡电路的信号输出端通过所述射频功率放大芯片与天线连接。
[0006]具体地，所述无线协议控制芯片内包含无线射频模块和SOC片上系统；所述无线协议控制芯片的型号为CC2530 ;所述以太网控制芯片的型号为W5500 ;所述USB控制芯片的型号为FT232RL ;所述射频功率放大芯片的型号为RFX2401C。
[0007]本实用新型的有益效果在于:
[0008]本实用新型是一种便携式网关模块，与现有技术相比，本实用新型以CC2530、W5500、FT232RL三个芯片为核心，在长9c m(长)*5cm(宽)的电路板上，通过优化内核程序，实现了 IEEE802.15.4无线网络、以太网络及通用串行总线(USB)之间数据转换和通信，并且可以由UBS直接供电，方便携带，使用灵活。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的电路结构框图；
[0010]图2是无线协议芯片CC2530和功率放大芯片RFX2401C及其外围电路；
[0011]图3是以太网控制芯片W5500及其外围电路；
[0012]图4是USB控制芯片FT232RL和供电及其外围电路；
[0013]图5是本实用新型的实施方式流程图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0015]如图1所示:本实用新型包括型号为RFX2401C的射频功率放大芯片、平衡转不平衡电路、型号为CC2530且包含无线射频模块和SOC片上系统的无线协议控制芯片、型号为W5500的以太网控制芯片、型号为FT232RL的USB控制芯片、数据状态指示电路和电源电路，电源电路与各个模块及电路的电源输入端连接，以太网控制芯片的数据传输端与无线协议控制芯片的SPI端口连接，数据状态指示电路与无线协议控制芯片的I/O端口连接，USB控制芯片与无线协议控制芯片的USART端口连接，无线协议控制芯片的信号输出端与平衡转不平衡电路的信号输入端连接，平衡转不平衡电路的信号输出端通过射频功率放大芯片与天线连接。
[0016]数据处理、无线发射接收及外围电路部分:集成了工业标准的增强型8051MCU和无线模块的CC2530、32M晶振、复位电路、数据状态指示电路、标准调试接口 JTAG ；
[0017]射频功率放大部分:平衡转不平衡电路、收发双向射频功率放大芯片RFX2401C、天线；
[0018]以太网控制部分:以太网控制芯片W5500、25MHz晶振、网络插座变压器HA911105A(内置指示灯);
[0019]USART转换USB部分:USB控制芯片FT232RL、USB插座(B型)；
[0020]电源转换部分:3.3V直流电压转换芯片AMS1117、滤波电路、LED电源指示；
[0021]型号CC2530的无线射频模块是应用IEEE802.15.4协议的典型芯片，其片上系统(SoC)是高度集成的解决方案，仅需很少的外置元件，就可迅速构建所需系统，该芯片集成了工业标准的增强型8051MCU、存储器模块、外设、时钟和电源管理模块，无线模块，硬件支持CSMA/CA功能，具有多种低功耗模式。射频频率在2.4GHz频段内，通过软件配置，设置16个信道中的任意一个信道使用。
[0022]型号RFX2401C的射频功率放大芯片是工作在2.4GISM频段，收发双向射频功率放大芯片，该芯片集成了功率放大器、低噪声放大器、收发转换电路、阻抗匹配电路、谐波滤波器。
[0023]型号W5500的以太网控制芯片是一款全硬件TCP/IP嵌入式以太网控制器，W5500集成了 TCP/IP协议栈，10/100M以太网数据链路层(MAC)及物理层(PHY)。支持硬件TCP/IP协议、支持8个独立的端口(Sockets)同时工作、内部32K字节存储器作TX/RX缓存、内嵌lO/lOOBase TX以太网物理层，支持自动应答，工作电压3.3V。与CC2530接口采用高速、高效率的SPI总线，W5500支持硬件TCP/IP协议，降低了 CC2530片上系统(SoC)软件开发的复杂度，同时减少了硬件开销。
[0024]型号为FT232RL的USB控制芯片，采用数据流向自动控制技术自动判别和控制数据传输方向，USART端波特率为300-256000bps，且自动侦测串口信号速率，USB端符合USBV1.0、1.1,2.0 标准。
[0025]如图1所示:网关模块由电源模块提供+3.3V电压，无线协议芯片CC2530内部由无线射频模块、SoC (片上系统)组成，无线协议控制芯片CC2530与以太网控制器W5500通过SPI接口实现通信连接;USB控制芯片FT232RL与无线协议控制芯片CC2530通过UASRT接口进行通信；无线协议芯片CC2530与射频功率放大芯片RFX2401C通过平衡转不平衡电路连接；无线协议芯片CC2530的I/O引脚控制数据状态指示电路。
[0026]如图2所示:无线协议芯片CC2530是便携式网关的核心模块，其功能除了产生射频信号，还具有数据处理，信号流控制。CC2530外围电路:32MHz晶振电路、标准调试接口JTAG、复位电路、数据状态指示电路。无线协议芯片CC2530外接电路:通过SPI接口与网络控制芯片W5500连接，SPI接口传送控制和数据字节、通过USART与USB控制芯片FT232RL连接，调制好的射频由RF_P、RF_N送出，经平衡转不平衡电路接到收发双向功率放大芯片RFX2401C的TXRX端，射频信号接天线通过RFX2401C的ANT端。
[0027]如图3所示:与以太网络TCP/IP、UDP的连接，由以太网控制芯片W5500、W5500夕卜围电路以及网络插座变压器HA911105A来实现。以太网控制芯片W5500与无线协议芯片CC2530连接通过SPI接口，W5500外围电路:25MHz晶振电路、模式设置电路、电源滤波电路组成。W5500通过TXN、TXP、RXN、RXP与网络插座变压器HA911105A连接，HA911105A内置两个LED指示灯，连接到W5500的ACTLED引脚和LINKLED引脚。
[0028]如图4所示--与USB通用串行总线连接，由USB控制芯片FT232RL、USB插座(B型)实现。USB控制芯片FT232RL与无线协议芯片CC2530连接通过USART接口，FT232RL通过USBDM引脚和USBDP引脚连接到USB插座。由二极管组成+5V电源双路输入，可以选择外接+5V电源或者USB +5V电源。直流电压转换芯片AMS1117，将输入的+5V电压转换为+3.3V电压。
[0029]如图5示:网关模块的实施方式流程图，网关模块上电后，首先进行系统初始化，配置网关模块的射频频率、以太网络状态、USATR连接速率，初始化完成后，进入系统等待状态。当有低速率无线个人区域网中断请求、以太网络中断请求、USB通用串行总线中断请求的其中的任意一个中断请求发生时，则提取数据信息，根据数据信息进入相应的数据处理模块。提供的数据处理模块包括:IEEE802.15.4的低速率无线个人区域网数据处理模块、以太网络数据处理模块、USB通用串行总线数据处理模块。整个方式实现了 IEEE802.15.4的低速率无线个人区域网、以太网络TCP/IP、UDP、USB通用串行总线，三者之间任意的双向数据传输。
[0030]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种便携式网关模块，其特征在于:包括射频功率放大芯片、平衡转不平衡电路、无线协议控制芯片、以太网控制芯片、USB控制芯片、数据状态指示电路和电源电路，所述电源电路与各个模块及电路的电源输入端连接，所述以太网控制芯片的数据传输端与所述无线协议控制芯片的SPI端口连接，所述数据状态指示电路与所述无线协议控制芯片的I/O端口连接，所述USB控制芯片与所述无线协议控制芯片的USART端口连接，所述无线协议控制芯片的信号输出端与所述平衡转不平衡电路的信号输入端连接，所述平衡转不平衡电路的信号输出端通过所述射频功率放大芯片与天线连接。
2.根据权利要求1所述的便携式网关模块，其特征在于:所述无线协议控制芯片内包含无线射频模块和SOC片上系统。
3.根据权利要求1所述的便携式网关模块，其特征在于:所述无线协议控制芯片的型号为 CC2530。
4.根据权利要求1所述的便携式网关模块，其特征在于:所述以太网控制芯片的型号为 W5500。
5.根据权利要求1所述的便携式网关模块，其特征在于:所述USB控制芯片的型号为FT232RL。
6.根据权利要求1所述的便携式网关模块，其特征在于:所述射频功率放大芯片的型号为 RFX2401C。
【文档编号】H04L12/66GK203984449SQ201420446246
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】张林昆 申请人:张林昆