專利名稱：基于ZigBee技術的USB接口的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于ZigBee技術的USB^妻口。
技術背景近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(wireless sensor network, WSN)的研究 開發(fā)取得了日新月日的進步，其應用正在向人類生活的各個領域延伸和擴 展。MIT技術評論(Technology Review)在預測未來技術發(fā)展的報告中， 將其列為改變世界的10大新技術之一。2001年,Honeywell、 Invensys、 三菱電機、Motorola、 Phi 1 ips等世界知名公司聯(lián)合組建了 ZigBee聯(lián)盟， 于2005年1月發(fā)表了基于802. 15. 4標準的第一個ZigBee規(guī)范Ver. 1. 0。 從此，基于ZigBee規(guī)范的無線傳感器網(wǎng)絡技術變成了研究熱點。ZigBee、藍牙(Bluetooth )、超寬帶(國:Ultra Wide Band)是現(xiàn) 代短距離無線通信的主要技術，它們都可以構建無線傳感器網(wǎng)絡。雖然冊B 和藍牙的數(shù)據(jù)傳輸速率都比ZigBee高，但是在傳輸距離和能量消耗方面， ZigBee占據(jù)著絕對的優(yōu)勢。很多研究者預測，ZigBee技術將被廣泛應用于 環(huán)境監(jiān)測、災害救助、工業(yè)控制、農業(yè)監(jiān)控、智能交通、醫(yī)院監(jiān)護、礦井 監(jiān)測等領域。以上的應用都是典型的監(jiān)控系統(tǒng)，而ZigBee技術主要^C用于現(xiàn)場信息 的采集和電子設備的控制，而數(shù)據(jù)的收集、分析和控制命令的發(fā)送經常需 要PC機完成。所以實現(xiàn)ZigBee無線網(wǎng)絡和PC機的相互通信，是基于ZigBee 技術的監(jiān)控系統(tǒng)需要解決的一個關鍵技術。隨著計算機技術的發(fā)展，外設 通過USB接口與PC機通信是主流的技術。在這樣的背景下，研發(fā)一種基于 ZigBee技術的USB接口，可以通過USB接口實現(xiàn)ZigBee無線網(wǎng)絡與PC機 相互通信，符合技術的發(fā)展方向，具有技術前瞻性和很好的應用前景。實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可以與任何符合Zi gBee通 信協(xié)議的系統(tǒng)進行無線通信，以實現(xiàn)ZigBee無線網(wǎng)絡與PC機通過USB接口相互通信的基于ZigBee技術的USB接口。為了解決上述技術問題，本實用新型提供了 一種基于ZigBee技術的USB 接口，其包括用于作為終端節(jié)點自動加入已建立的ZigBee無線網(wǎng)絡并與 ZigBee無線網(wǎng)絡進行無線通訊的ZigBee模塊、與ZigBee模塊相連的用于 連接PC機的USB接口的USB模塊。所述ZigBee模塊采用型號為CC2430的用于接收ZigBee無線網(wǎng)絡發(fā)送 過來的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給USB模塊的射頻芯片，也是用于接收USB模塊 發(fā)送的命令或數(shù)據(jù)并將命令或數(shù)據(jù)發(fā)送到ZigBee無線網(wǎng)絡中指定的節(jié)點的 射頻芯片。所述USB模塊是采用型號為C8051F320的用于接收ZigBee模塊發(fā)送的 數(shù)據(jù)并將接收到的數(shù)據(jù)進行USB協(xié)議轉換，然后發(fā)送到PC機的USB接口的 USB轉換芯片，也是用于接收PC機通過USB接口發(fā)送的命令并將命令發(fā)送 給ZigBee模塊的USB轉換芯片。所述PC機是用于驅動USB模塊并將USB模塊接收到的數(shù)據(jù)顯示在軟件 數(shù)據(jù)顯示區(qū)內以及將數(shù)據(jù)寫入文檔的PC機，也是用于通過管理軟件的信息 輸入窗口并發(fā)送控制命令或數(shù)據(jù)給USB模塊的PC機。所述ZigBee無線網(wǎng)絡是符合ZigBee無線通信協(xié)議的無線通訊網(wǎng)絡。 所述PC機與公共移動電話網(wǎng)或以太網(wǎng)相洱關。所述ZigBee模塊包括微控制器、與微控制器相連的用于連接射頻天 線的ZigBee射頻前端和內存。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下積極效果(l)本實用新型的 基于ZigBee技術的USB接口通過本USB接口可以實現(xiàn)ZigBee無線網(wǎng)絡與 PC機相互通信。本USB接口可以被廣泛應用于基于ZigBee纟支術的監(jiān)控系統(tǒng) 的設計中。如和具有Zigbee技術遠程監(jiān)控網(wǎng)關一起組成遠程監(jiān)控系統(tǒng)，從 而可以充分利用GSM/>共移動電話或以太網(wǎng)網(wǎng)等遠距離通信技術，實現(xiàn)遠 程監(jiān)控目的。(2 )本實用新型的USB接口采用控制和USB轉換一體的芯片， 減小了電路體積，節(jié)約了設計與制作成本。(3)本實用新型的USB接口的 各個模塊采用插件連接，可以根據(jù)需要靈活的選擇所需要的模塊，從而降 低了成本，也易于維修和升級，減小技術更新帶來的成本增加等問題。


為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施 例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖1為本實用新型的基于ZigBee技術的USB接口中的應用示意圖；圖2為上述基于ZigBee技術的USB接口的硬件系統(tǒng)框圖；圖3為上述基于ZigBee技術的USB接口的工作流程圖；圖4為ZigBee模塊程序中的第一子程序的流程圖；圖5為ZigBee ^^莫塊的主程序的流程圖；圖6為ZigBee模塊的第二子程序的流程圖。圖7為USB模塊的程序流程圖；圖8為USB管理軟件的主程序流程圖。
具體實施方式
實施例1見圖1-2，本實施例的基于ZigBee技術的USB接口包括用于作為終 端節(jié)點自動加入已建立的ZigBee無線網(wǎng)絡1并與ZigBee無線網(wǎng)絡1進行 無線通訊的ZigBee模塊2、與ZigBee模塊2相連的用于連接PC機4的USB 接口的USB模塊3。ZigBee模塊2采用型號為CC2430的射頻芯片，用于接收ZigBee無線 網(wǎng)絡1發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給USB模塊3，同時接收USB模塊3發(fā) 送的命令或數(shù)據(jù)并將命令或數(shù)據(jù)發(fā)送到ZigBee無線網(wǎng)絡1中指定的節(jié)點。ZigBee模塊2用以實現(xiàn)嵌入式ZigBee應用的片上系統(tǒng)，支持2. 4GHz IEEE 802. 15. 4協(xié)議。所述ZigBee才莫塊2包括微控制器、與微控制器相 連的用于連接射頻天線的ZigBee射頻前端和內存。微控制器使用一個8位 的8051 MCU內核，并具備128KB閃存和8KB RAM,另外，還包含才莫數(shù)轉換 器(ADC)，幾個定時器、AES-128協(xié)同處理器、看門狗定時器、32kHz晶振的 休眠模式定時器、上電復位電路、掉電檢測電路，以及21個可編程I/0引 腳。該芯片采用0. 18微米CMOS工藝生產，工作時的電流損耗為27rnA,采 用8腳QLP封裝。它可用于各種ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點，包括協(xié)調器、路由 器核終端設備等。從節(jié)省電路體積和成本觀點出發(fā)，所述USB模塊3是采用控制和USB轉換一體的型號為C8051F320的USB轉換芯片，采用這種設計，電路設計 簡單，價格低廉。USB模塊3用于接收ZigBee模塊2發(fā)送的數(shù)據(jù)并將接收到的數(shù)據(jù)進行 USB協(xié)議轉換，然后發(fā)送到PC機的USB接口 ，同時用于接收PC機通過USB 接口發(fā)送的命令并將命令發(fā)送給ZigBee模塊2。所述PC機4用于驅動USB模塊3并將USB模塊3接收到的數(shù)據(jù)顯示在信息輸入窗口并發(fā)送控制命令或數(shù)據(jù)給USB模塊。所述ZigBee無線網(wǎng)絡1是符合ZigBee無線通信協(xié)議的無線通訊網(wǎng)絡。 所述PC機4與公共移動電話網(wǎng)或以太網(wǎng)相聯(lián)。本實施例的基于ZigBee技術的USB接口的兩個模塊采用插件連接，既 可以接在一起作為ZigBee USB接口，也可以分開獨立工作，具備很好的靈 活性，而且易于維修和升級，減小技術更新帶來的成本增加等問題。ZigBee模塊2的工作過程如圖3-6所示，當ZigBee模塊2上電啟動時， 首先進行初始化并加入已經存在的ZigBee無線網(wǎng)絡1。當成功加入網(wǎng)絡后， ZigBee模塊2等待ZigBee無線網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)。當有數(shù)據(jù)發(fā)送到ZigBee模 塊2時，ZigBee模塊2產生中斷，并通過串口將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給USB 模塊3。另外，當ZigBee模塊2接收到USB模塊3通過串口發(fā)送過來的命 令或數(shù)據(jù)時，將產生中斷，將接收的命令或數(shù)據(jù)發(fā)送到ZigBee無線網(wǎng)絡l。USB模塊3的程序流程圖如圖7所示。當USB模塊3接收到ZigBee模 塊2通過串口發(fā)送的數(shù)據(jù)時，進而對接收的數(shù)據(jù)轉化成符合USB通信格式， 并送到PC機4的USB接口。USB管理軟件采用VC開發(fā)，主流程圖如圖8所示。USB管理軟件在PC 機4上運行，啟動該軟件，首先要發(fā)現(xiàn)USB設備，然后開始接收數(shù)據(jù)并顯 示在軟件數(shù)據(jù)顯示區(qū)內。另外，通過管理軟件的信息輸入窗口， PC機4也 可以發(fā)送控制命令或數(shù)據(jù)給USB模塊3。顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作 的舉例，而并非是對本實用新型實施方式的限定。對于所屬領域的普通技 術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。 這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的精 神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。權利要求1、一種基于ZigBee技術的USB接口，其特征在于包括用于作為終端節(jié)點自動加入已建立的ZigBee無線網(wǎng)絡(1)并與ZigBee無線網(wǎng)絡(1)進行無線通訊的ZigBee模塊(2)、與ZigBee模塊(2)相連的用于連接PC機(4)的USB接口的USB模塊(3)。
2、 根據(jù)權利要求l所述的基于ZigBee技術的USB接口，其特征在于 所述ZigBee模塊(2 )采用型號為CC2430的用于接收ZigBee無線網(wǎng)絡(1 ) 發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給USB模塊(3)的射頻芯片，也是用于接收 USB模塊(3 )發(fā)送的命令或數(shù)據(jù)并將命令或數(shù)據(jù)發(fā)送到ZigBee無線網(wǎng)絡(1 ) 中指定的節(jié)點的射頻芯片。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于ZigBee技術的USB接口 ，其特征 在于所述USB模塊(3)是采用型號為C8051F320的用于接收ZigBee模 塊(2)發(fā)送的數(shù)據(jù)并將接收到的數(shù)據(jù)進行USB協(xié)議轉換，然后發(fā)送到PC 機的USB接口的USB轉換芯片，也是用于接收PC機通過USB接口發(fā)送的命 令并將命令發(fā)送給ZigBee模塊(2 )的USB轉換芯片。
4、 根據(jù)權利要求3所述的基于ZigBee技術的USB接口，其特征在于 所述PC機(4 )是用于驅動USB模塊(3 )并將USB模塊(3 )接收到的數(shù)理軟件的信息輸入窗口并發(fā)送控制命令或數(shù)據(jù)給USB模塊的PC機。
5、 根據(jù)權利要求4所述的基于ZigBee技術的USB接口 ，其特征在于 所述ZigBee無線網(wǎng)絡(1)是符合ZigBee無線通信協(xié)議的無線通訊網(wǎng)絡。
6、 根據(jù)權利要求5所述的基于ZigBee技術的USB接口，其特征在于 所述PC機(4)與公共移動電話網(wǎng)或以太網(wǎng)相4關。
7、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于ZigBee技術的USB接口 ，其特征在 于所述ZigBee模塊(2)包括微控制器、與微控制器相連的用于連接 射頻天線的ZigBee射頻前端和內存。
專利摘要本實用新型涉及一種基于ZigBee技術的USB接口，其包括用于作為終端節(jié)點自動加入已建立的ZigBee無線網(wǎng)絡并與ZigBee無線網(wǎng)絡進行無線通訊的ZigBee模塊、與ZigBee模塊相連的用于連接PC機的USB接口的USB模塊。本實用新型的USB接口可以實現(xiàn)ZigBee無線網(wǎng)絡與PC機相互通信，可被廣泛應用到基于ZigBee技術的監(jiān)控系統(tǒng)的設計中，如與具有Zigbee技術遠程監(jiān)控網(wǎng)關一起組成遠程監(jiān)控系統(tǒng)，從而可以充分利用GSM網(wǎng)或以太網(wǎng)網(wǎng)等遠距離通信技術，實現(xiàn)遠程監(jiān)控目的。
文檔編號H04L29/10GK201294550SQ20082018668
公開日2009年8月19日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權日2008年10月31日
發(fā)明者洋 俞, 孫義凱, 張小培, 朱品偉, 管生華, 波 薛, 賈中寧, 錢云福 申請人:江蘇技術師范學院