[发明专利]一种ZigBee通信全信道监测与信号发生器

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种仪器仪表，具体的涉及ZigBee通信全信道监测与信号发生器。

背景技术

无线传感网络逐步开始应用。其中，ZigBee以其低功耗、组网灵活、技术成熟等特点，已经应用于军事、工业、医疗、以及环境监测和智能家居等各个层次领域。与其它无线一样，建立无线通信链路，以及保证无线通信链路质量，是ZigBee应用的关键问题。如何有效监测系统中ZigBee信道通信情况，进而为系统调度和设计提供数据，已经成为ZigBee应用和推广过程中基础而重要的问题。

ZigBee工作在工业科学医疗(ISM)频段，定义了2.4 GHz频段和868/915 MHz频段。在我国，ZigBee通信采用2.4 GHz，16个速率为250kb/s的信道。一般监测ZigBee通信信道分为两种请况：对于单一信道的通信网络，基于通用的ZigBee前端对固定信道通信数据进行监测；对于多信道网络，采用连续的频谱扫描方法。实际应用中，由于WiFi、蓝牙等均处于2.4 GHz ISM频段，为避免同频干扰等，单一信道网络的工作信道需要调整或动态变化，或者直接构建动态多信道网络。采用监测固定信道通信的方法常常不能满足应用需要，采用频谱扫描要求高端仪器，而且频谱检测和分析时间长，难于做到在线实时监测。

传统的基于通用ZigBee前端对固定信道通信数据进行监测方式，不能满足信道变化或多信道网络，而连续的频谱扫描方法实时性差，成本高，也不能满足ZigBee应用推广需求。同样，如何灵活地在ZigBee工作信道产生干扰或测试用的数据，采用单信道前端和频谱仪也不能满足应用需求。

发明内容

为解决ZigBee应用过程中亟待解决的全信道侦听和信号发生技术的问题，本发明旨在提供一种ZigBee通信全信道监测仪/信号发生器，该发明实时、在线监测ZigBee所有信道通信，也可以灵活地在指定信道或多信道上产生ZigBee通信信号，为ZigBee通信分析、应用提供有效途径。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种ZigBee通信全信道监测与信号发生器，包括16个单信道ZigBee通信前端、控制器和接口电路和通用计算机系统，所述16个ZigBee通信前端分别与所述控制器和接口电路连接，所述16个ZigBee通信前端均包含一以MC13213为核心的第一单芯片，所述第一单芯片连接天线电路和第一外围电路；所述控制器和接口电路包含一以MCF52233为核心的第二单芯片，所述第二单芯片分别连接第二外围电路和以太网接口电路，所述以太网接口电路通过以太网连接所述通用计算机系统。

进一步的，所述16个ZigBee通信前端中的第1个前端通过所述第一单芯片的串行通信口与所述第二单芯片连接，并以DMA方式通信。

进一步的，所述16个ZigBee通信前端中除第1个以外的其它15个前端均通过所述第一单芯片的PTA口与所述第二单芯片的PORT TA口直接并行连接，同时每个所述第一单芯片还分别通过PTB.0连接到所述第二单芯片。

进一步的，所述通用计算机系统配置Labview软件和Modbus/TCP驱动。

本发明的原理如下: ZigBee通信全信道监测与信号发生器组成包括16个单信道ZigBee通信前端、控制器和接口电路、通用计算机系统三个部分组成。16个单信道ZigBee通信前端分别侦听16个ZigBee通信信道，通过控制器和接口电路传送给计算机，也可以由计算机通过控制器和接口电路控制，在一个或多个信道产生ZigBee通信信号。

ZigBee通信前端以MC13213为核心。MC13213为freescale公司新推出的一款高性能ZigBee芯片，集成了8位CPU和无线前端芯片。系统中设计了天线和基本的外围电路，构成紧凑型高性价比ZigBee前端。

控制器和接口电路以freescale公司的MCF52233为核心。MCF52233是Freescale单芯片32位控制器芯片，在ColdFire V2内核上集成了256Kflash、32KRAM、通用I/O和10M/100M以太网控制器。系统中设计了基本的外围电路和以太网接口电路。由于MCF52233片内已经集成了以太网物理层模块，本系统设计中采用了内置以太网隔离变压器的 RJ45 接口（PRJ-005A），构成简捷的10M/100M以太网接口，直接与计算机连接。