多节点无线网络串口透传系统的制作方法

本实用新型涉及一种透传系统，尤其是一种多节点无线网络串口透传系统，属于串口透传的技术领域。

背景技术：

串口为计算机上一种非常通用的设备通信协议，是当前嵌入式系统与上位机常用的通信方式，在工业控制中得到广泛应用，如电能表的rs485、红外通信与主控芯片通信等，都是以串口方式与主控芯片间连接通信的。

串口透传即使通过串口的形式将数据内容传输，目前的串口透传只能在2个节点间的传输，难以满足实际的串口透传的需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多节点无线网络串口透传系统，其能实现多个串口节点间的透传需要，提高串口透传的适应范围。

按照本实用新型提供的技术方案，所述多节点无线网络串口透传系统，包括一控制中心以及若干所述控制中心连接的无线网络串口节点，其中，一无线网络串口节点与控制中心直接连接，其余的无线网络串口节点通过与控制中心直接连接的无线网络串口节点能与所述控制中心无线连接；

所述无线网络串口节点包括能建立无线连接的串口网络模块、与串口网络模块连接的射频前端模块以及与串口网络模块连接的串口模块；无线网络串口节点间，通过串口网络模块以及连接到所述串口网络模块的射频前端模块能通过对等网络相互无线连接。

所述射频前端模块包括能与串口网络模块连接的功率放大器以及与串口网络模块连接的低噪声放大器，功率放大器通过低通滤波器与射频开关连接，射频开关通过带通滤波器与低噪声放大器连接，射频开关上设有射频天线。

所述串口网络模块采用型号为ar9344的芯片，串口网络模块工作在adhoc模式；功率放大器采用型号为se5004的芯片，低噪声放大器采用型号为bfp740f的芯片，其中，功率放大器以及低噪声放大器均受串口网络模块的使能控制。

所述串口模块包括与串口网络模块连接的usb-串口电路、与所述usb-串口电路连接的电平转换电路以及与所述电平转换电路连接的浪涌防护电路，串口模块利用usb-串口电路实现与串口网络模块的usb连接。

所述usb-串口电路包括串口转换芯片u1，所述串口转换芯片u1采用型号为ft232的芯片，串口转换芯片u1的cbus0端与发光二极管ds2的阴极端连接，发光二极管ds2的阳极端通过电阻r2与电压vcc5v0连接，串口转换芯片u1的cbus1端与发光二极管ds1的阴极端连接，发光二极管ds1的阳极端通过电阻r1与电压vcc5v0连接；

串口转换芯片u1的vccio端、3v3out端与电容c1的一端、电容c2的一端连接，电容c1的另一端以及电容c2的另一端接地，串口转换芯片u1的vcc端与电阻r3的一端、电压vcc5v0、磁珠b1的一端、电容c3的一端以及电容c4的一端连接，电阻r3的另一端与串口转换芯片u1的reset#端连接，电容c3的另一端以及电容c4的另一端接地，磁珠b1的另一端与电压5v_con连接；串口转换芯片u1的usbdm端、usbdp端通过共模电感l1分别与usb接口的usb_dm、usb_dp连接。

所述电平转换电路包括电平转换芯片u2，所述电平转换芯片u2采用型号为max3232的芯片，电平转换芯片u2的r2out端与串口转换芯片u1的rxd端连接，电平转换芯片u2的t2in端与串口转换芯片u1的txd端连接；电平转换芯片u2的c1+端与电容c5的一端连接，电容c5的另一端与电平转换芯片u2的c1-端连接；

电平转换芯片u2的c2+端与电容c6的一端连接，电容c6的另一端与电平转换芯片u2的c2-连接，电平转换芯片u2的v+端与电容c7的一端，电平转换芯片u2的v-端与电容c8的一端连接，电容c7的另一端以及电容c8的另一端接地；电平转换芯片u2的vcc端与电压vcc5v0、电容c9的一端以及电容c10的一端连接，电容c9的另一端、电容c10的另一端以及电平转换芯片u2的gnd端均接地。

所述浪涌防护电路包括瞬态抑制二极管d1、瞬态抑制二极管d2以及瞬态抑制二极管d3，其中瞬态抑制二极管d1的一端、瞬态抑制二极管d2的一端以及自恢复保险丝f1的一端与电平转换芯片u2的r2in端连接，瞬态抑制二极管d1的另一端、瞬态抑制二极管d3的一端以及自恢复保险丝f2的一端与电平转换芯片u2的t2out端连接，瞬态抑制二极管d2的另一端以及瞬态抑制二极管d3的另一端接地；

自恢复保险丝f1的另一端与气体放电管g1的第二端、串口接头j1的第二端连接，自恢复保险丝f2的另一端与气体放电管g1的第一端、串口接头j1的第三端连接，气体放电管g1的接地端以及串口接头j1的第一端均接地；串口接头j1采用型号为b3b-xh-a的连接器。

本实用新型的优点：一无线网络串口节点与控制中心直接连接，其余的无线网络串口节点通过与控制中心直接连接的无线网络串口节点能与所述控制中心无线连接；所述无线网络串口节点包括能建立无线连接的串口网络模块、与串口网络模块连接的射频前端模块以及与串口网络模块连接的串口模块；无线网络串口节点间，通过串口网络模块以及连接到所述串口网络模块的射频前端模块能通过对等网络相互无线连接，从而能实现多个串口节点间的透传需要，提高串口透传的适应范围。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图。

图2为本实用新型透传时的指令格式示意图。

图3为本实用新型的工作流程图。

图4为本实用新型无线网络串口节点的结构框图。

图5为本实用新型射频前端模块的结构框图。

图6为本实用新型usb-串口电路的电路原理图。

图7为本实用新型电平转换电路的电路原理图。

图8为本实用新型浪涌防护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示：为了能实现多个串口节点间的透传需要，提高串口透传的适应范围，本实用新型包括一控制中心以及若干所述控制中心连接的无线网络串口节点，其中，一无线网络串口节点与控制中心直接连接，其余的无线网络串口节点通过与控制中心直接连接的无线网络串口节点能与所述控制中心无线连接；

所述无线网络串口节点包括能建立无线连接的串口网络模块、与串口网络模块连接的射频前端模块以及与串口网络模块连接的串口模块；无线网络串口节点间，通过串口网络模块以及连接到所述串口网络模块的射频前端模块能通过对等网络相互无线连接。

具体地，控制中心可以为计算机等设备，控制中心通过多个无线网络串口节点能实现数据的串口透传，无线网络串口节点采用相同的结构形式，其中，控制中心与一无线网络串口节点直接连接，所有的无线网络串口节点间能无线连接，即其余的无线网络串口节点通过与控制中心直接连接的无线网络串口节点能与所述控制中心无线连接。

图1中，控制中心与无线网络串口节点1连接，无线网串口节点1不与串口设备连接，而无线网络串口节点2～无线网络串口节点n能与无线网络串口节点1无线连接，且串口设备2能与无线网络串口节点2通过串口连接，串口设备3与无线网络串口节点3通过串口连接，其余的依次类推，此处不再赘述。具体地，n最大可取100。

所有组网的无线网络串口节点具有唯一的id号，指挥中心可以通过无线网络向任意串口设备发出指令，指令格式如图2所示，其中：

源设备号就是无线网络串口节点1，目的设备号是需要接受指令的无线网络串口节点的id号，指令长度是指此条串口指令的长度，原始串口指令就是控制中心发出的原始控制指令，crc校验和是此次发送数据的校验值，可以在一定程度上校验数据发送的准确性。

指挥中心发出指令后，无线网络中的所有无线网络串口节点都可以收到，所有无线网络串口节点都会解析此条指令，如果指令中的目的设备号与自身id号匹配，则将解析出的原始串口指令透传至后端的串口设备；如果指令中的目的设备号与自身设备号不匹配，则放弃所述原始串口指令，如图3所示。

如图4所示，所述无线网络串口节点包括能建立无线连接的串口网络模块、与串口网络模块连接的射频前端模块以及与串口网络模块连接的串口模块；无线网络串口节点间，通过串口网络模块以及连接到所述串口网络模块的射频前端模块能通过对等网络相互无线连接。本实用新型实施例中，当无线网络串口节点与控制中心连接时，无线网络串口节点通过串口模块与控制中心连接；无线网络串口节点与串口设备连接时，无线网络串口节点通过串口模块与串口设备连接。

如图5所示，所述射频前端模块包括能与串口网络模块连接的功率放大器以及与串口网络模块连接的低噪声放大器，功率放大器通过低通滤波器与射频开关连接，射频开关通过带通滤波器与低噪声放大器连接，射频开关上设有射频天线。

本实用新型实施例中，所述串口网络模块采用型号为ar9344的芯片，串口网络模块工作在adhoc模式；功率放大器采用型号为se5004的芯片，低噪声放大器采用型号为bfp740f的芯片，其中，功率放大器以及低噪声放大器均受串口网络模块的使能控制。

具体地，串口网络模块选用了qualcomm公司的ar9344wlansoc，利用其内置的ieee802.11mac/基带/射频建立无线网络，并利用其自身的高速串口与外部设备互联，例如无人机、无人车。由于802.11具备很高的传输带宽，串口的数据量又很小，所以这种方式只会引入很小的传输时延。本实用新型实施例中，ar9344工作在adhoc模式下，即对等网络，只要具有相同的信道，信道带宽，ssid，则任意节点都可以实现网络互通，非常便于使用。

此外，采用skyworks的se5004作为功率放大器，通过低通滤波器抑制谐波后送入射频开关，并最终通过射频天线向外发送；通过射频天线耦合的射频信号，即经过射频开关选通后首先经过带通滤波器选频，筛选出需要的信号，然后送入低噪声放大器的提升信号强度。通过串口网络模块能控制功率放大器、低噪声放大器的打开与关闭。

进一步地，所述串口模块包括与串口网络模块连接的usb-串口电路、与所述usb-串口电路连接的电平转换电路以及与所述电平转换电路连接的浪涌防护电路，串口模块利用usb-串口电路实现与串口网络模块的usb连接。

本实用新型实施例中，串口模块利用usb-串口电路实现与串口网络模块的usb连接，通过浪涌防护电路能实现与控制中心或串口设备的连接。

如图6所示，所述usb-串口电路包括串口转换芯片u1，所述串口转换芯片u1采用型号为ft232的芯片，串口转换芯片u1的cbus0端与发光二极管ds2的阴极端连接，发光二极管ds2的阳极端通过电阻r2与电压vcc5v0连接，串口转换芯片u1的cbus1端与发光二极管ds1的阴极端连接，发光二极管ds1的阳极端通过电阻r1与电压vcc5v0连接；

串口转换芯片u1的vccio端、3v3out端与电容c1的一端、电容c2的一端连接，电容c1的另一端以及电容c2的另一端接地，串口转换芯片u1的vcc端与电阻r3的一端、电压vcc5v0、磁珠b1的一端、电容c3的一端以及电容c4的一端连接，电阻r3的另一端与串口转换芯片u1的reset#端连接，电容c3的另一端以及电容c4的另一端接地，磁珠b1的另一端与电压5v_con连接；串口转换芯片u1的usbdm端、usbdp端通过共模电感l1分别与usb接口的usb_dm、usb_dp连接。

如图7所示，所述电平转换电路包括电平转换芯片u2，所述电平转换芯片u2采用型号为max3232的芯片，电平转换芯片u2的r2out端与串口转换芯片u1的rxd端连接，电平转换芯片u2的t2in端与串口转换芯片u1的txd端连接；电平转换芯片u2的c1+端与电容c5的一端连接，电容c5的另一端与电平转换芯片u2的c1-端连接；

电平转换芯片u2的c2+端与电容c6的一端连接，电容c6的另一端与电平转换芯片u2的c2-连接，电平转换芯片u2的v+端与电容c7的一端，电平转换芯片u2的v-端与电容c8的一端连接，电容c7的另一端以及电容c8的另一端接地；电平转换芯片u2的vcc端与电压vcc5v0、电容c9的一端以及电容c10的一端连接，电容c9的另一端、电容c10的另一端以及电平转换芯片u2的gnd端均接地。

如图8所示，所述浪涌防护电路包括瞬态抑制二极管d1、瞬态抑制二极管d2以及瞬态抑制二极管d3，其中瞬态抑制二极管d1的一端、瞬态抑制二极管d2的一端以及自恢复保险丝f1的一端与电平转换芯片u2的r2in端连接，瞬态抑制二极管d1的另一端、瞬态抑制二极管d3的一端以及自恢复保险丝f2的一端与电平转换芯片u2的t2out端连接，瞬态抑制二极管d2的另一端以及瞬态抑制二极管d3的另一端接地；

自恢复保险丝f1的另一端与气体放电管g1的第二端、串口接头j1的第二端连接，自恢复保险丝f2的另一端与气体放电管g1的第一端、串口接头j1的第三端连接，气体放电管g1的接地端以及串口接头j1的第一端均接地；串口接头j1采用型号为b3b-xh-a的连接器。

本实用新型实施例中，串口转换芯片u1、电平转换芯片u2、气体放电管g1、串口接头j1等均能通过外购方式获得，通过电平转换芯片u2能得到rs232串口电平。电压vcc5v0、电压5v_con均为5v电压，通过磁珠b1能起到抑制emi(电磁干扰)的作用。