[發(fā)明專利]一種兼容Zigbee協(xié)議的嵌入式工控機(jī)主板

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710036839.0
• 申請(qǐng)日: 2007-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101231509A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小軍;馬曉武;鄭琰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海研祥智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B15/02
• 分類號(hào): G05B15/02;G05B19/418;H04L12/28
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 翟羽

1.一種兼容Zigbee協(xié)議的嵌入式工控機(jī)主板，包括CPU模塊、北橋模塊、南橋模塊、視頻輸出模塊、USB口、有線LAN、音頻輸出模塊、內(nèi)存模塊、硬盤模塊、I/O?PORT，其特征在于，設(shè)置一個(gè)兼容Zigbee協(xié)議的無(wú)線接入模塊與所述南橋模塊相連。

2.如權(quán)利要求1所述的工控機(jī)主板，其特征在于，所述無(wú)線接入模塊設(shè)置于主板的右下角，盡可能地遠(yuǎn)離主板上的其他接口和模塊，并對(duì)該模塊進(jìn)行電磁隔離處理。

3.如權(quán)利要求2所述的工控機(jī)主板，其特征在于，在主板的右下角增添一個(gè)天線接口，該接口盡量遠(yuǎn)離其他外設(shè)接口，以避免高頻信號(hào)對(duì)其他接口的電磁干擾。

4.如權(quán)利要求1所述的工控機(jī)主板，其特征在于，所述無(wú)線接入模塊包括數(shù)據(jù)處理、射頻無(wú)線收發(fā)、電源管理模塊和通信串口四大模塊。

5.如權(quán)利要求4所述的工控機(jī)主板，其特征在于，數(shù)據(jù)處理模塊包括微處理器，數(shù)據(jù)和程序Flash存儲(chǔ)器，通信串口和I/O口四個(gè)子模塊；射頻無(wú)線收發(fā)模塊包括射頻收發(fā)器和天線兩個(gè)子模塊，射頻收發(fā)采用CC2420芯片；電源管理模塊協(xié)調(diào)保證穩(wěn)定的供電；通信串口模塊設(shè)置成PCI總線通訊方式。

6.如權(quán)利要求1所述的工控機(jī)主板，其特征在于，所述工控機(jī)主板的無(wú)線接入模塊工作方式包括：

a.?在接收過(guò)程中，通過(guò)無(wú)線射頻接收芯片CC2420，將基于Zigbee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線工控網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控信息，接收到無(wú)線網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；

b.?將接收到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)處理器中，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理；

c.?將處理好的數(shù)據(jù)通過(guò)通信串口與PCI總線相連；

d.?通過(guò)主板南橋，將數(shù)據(jù)輸入到CPU中；

e.?發(fā)送過(guò)程與接收過(guò)程相反，CPU將處理好的數(shù)據(jù)、控制命令或編寫的程序，通過(guò)無(wú)線射頻網(wǎng)關(guān)發(fā)送給無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)。

7.如權(quán)利要求6所述的工控機(jī)主板，其特征在于，控制無(wú)線接入模塊工作方式的系統(tǒng)采用專門基于IEEE?802.15.4通信標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式操作系統(tǒng)Tiny?OS和C/C++語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)工具，對(duì)無(wú)線模塊的處理功能、自組網(wǎng)方式及通信協(xié)議棧進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，而開(kāi)發(fā)的組態(tài)控制軟件。

8.如權(quán)利要求7所述的工控機(jī)主板，其特征在于，無(wú)線射頻接入模塊通信協(xié)議棧包括兼容Zigbee協(xié)議的物理層協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層媒體接入控制(MAC)層協(xié)議、路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮f(xié)議、傳輸層協(xié)議和應(yīng)用層協(xié)議，對(duì)應(yīng)OSI網(wǎng)絡(luò)模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。

9.如權(quán)利要求7所述的工控機(jī)主板，其特征在于，所述工控機(jī)無(wú)線接入模塊數(shù)據(jù)接收模式工作步驟如下：

a、系統(tǒng)程序和寄存器初始化，使得所有程序和寄存器處于初始狀態(tài)；

b、系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待下一步的命令，并不斷檢測(cè)中斷請(qǐng)求信號(hào)；

c、如果系統(tǒng)接收到無(wú)線接收中斷請(qǐng)求信號(hào)，則系統(tǒng)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作頻段判定，否則返回等待狀態(tài)繼續(xù)等待；

d、根據(jù)所接收到的無(wú)線中斷請(qǐng)求信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)的工作頻段進(jìn)行判定，確定好網(wǎng)絡(luò)的工作頻段后進(jìn)行頻段鎖定，并將接收頻段調(diào)整至相對(duì)應(yīng)的工作頻段，系統(tǒng)進(jìn)入下一步操作；

e、如果接收到的中斷請(qǐng)求為網(wǎng)絡(luò)路由故障探測(cè)中斷，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)路由系統(tǒng)是否工作正常檢測(cè)，則系統(tǒng)將交由網(wǎng)絡(luò)路由轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答處理后，退出中斷返回，重新等待中斷；如果不是，則進(jìn)入下一步操作；

f、如果檢測(cè)為數(shù)據(jù)測(cè)試和接收請(qǐng)求中斷，則更新網(wǎng)絡(luò)路由信息，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)路徑診斷，如果不是數(shù)據(jù)測(cè)試和接收請(qǐng)求中斷，則退出中斷返回等待；

g、判斷是否本地網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)檢測(cè)所發(fā)送中斷請(qǐng)求的路徑為本地網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)路徑時(shí)，則檢測(cè)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)是否已經(jīng)處于接收準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，如果系統(tǒng)檢測(cè)到所發(fā)送請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)不是本地網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，則退出中斷返回；

h、如果網(wǎng)關(guān)接收準(zhǔn)備就緒，則無(wú)線網(wǎng)關(guān)即與發(fā)送請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信握手，開(kāi)始接收無(wú)線數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理，如果系統(tǒng)未能接收準(zhǔn)備就緒，則返回等待，直到接收就緒為止；

i、當(dāng)所有數(shù)據(jù)接收發(fā)送成功后，系統(tǒng)退出中斷返回，并重新返回等待狀態(tài)，進(jìn)入下一個(gè)數(shù)據(jù)接收循環(huán)；如果接收未能成功，則返回更新路由，重新開(kāi)始查詢接收。

10.如權(quán)利要求7所述的工控機(jī)主板，其特征在于，所述工控機(jī)無(wú)線接入模塊數(shù)據(jù)發(fā)送模式工作步驟如下：

a、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)初始化，使得所有寄存器和程序歸位于初始狀態(tài)；

b、系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)，等待下一步的命令，并不斷檢測(cè)中斷請(qǐng)求信號(hào)；

c、如果系統(tǒng)檢測(cè)到計(jì)算機(jī)發(fā)出的發(fā)送控制或編程信息數(shù)據(jù)的中斷請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入路由檢測(cè)操作，否則返回等待狀態(tài)，繼續(xù)等待；

d、通過(guò)路由檢測(cè)，判定網(wǎng)絡(luò)工作頻段，并對(duì)工作頻段進(jìn)行確定后鎖定，并將接收頻段調(diào)整至相對(duì)應(yīng)的工作頻段，系統(tǒng)進(jìn)入下一步操作；

e、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由診斷，如果是本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，則進(jìn)入路徑診斷操作，如果檢測(cè)所發(fā)送的中斷請(qǐng)求信號(hào)不是本地網(wǎng)絡(luò)信息，則退出中斷，返回等待狀態(tài)；

f、路徑診斷出附近的本地網(wǎng)絡(luò)相關(guān)節(jié)點(diǎn)，確定數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)對(duì)象，并進(jìn)行對(duì)象鎖定，如果未能鎖定成功，則返回路徑診斷，繼續(xù)確定發(fā)送節(jié)點(diǎn)對(duì)象；

g、向所確定的節(jié)點(diǎn)對(duì)象發(fā)送接收中斷請(qǐng)求，并判斷對(duì)象是否有中斷響應(yīng)并已經(jīng)接收準(zhǔn)備就緒，如果一切準(zhǔn)備就緒，則進(jìn)入下一步操作，如果沒(méi)有響應(yīng)或未能準(zhǔn)備就緒，則返回路徑診斷，選擇另一個(gè)發(fā)送對(duì)象，直至找到準(zhǔn)備就緒的節(jié)點(diǎn)對(duì)象為止；

h、與準(zhǔn)備就緒的節(jié)點(diǎn)對(duì)象進(jìn)行通信握手，將數(shù)據(jù)包調(diào)制成相應(yīng)工作頻段的射頻信號(hào)，通過(guò)無(wú)線射頻芯片將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去；

i、如果發(fā)送成功，則退出中斷，并返回等待狀態(tài)，等待下一次數(shù)據(jù)發(fā)送循環(huán)，如果未能發(fā)送成功，則返回路徑診斷，尋找下一個(gè)發(fā)送對(duì)象重新發(fā)送，直到發(fā)送成功為止。