一种带有ＧＰＳ的无线传感器网络网关设备制造技术

本发明专利技术公开了一种带有ＧＰＳ的无线传感器网络网关设备，由ＧＰＳ数据采集单元、无线射频收发单元、ＡＲＭ１１嵌入式处理器控制单元、以太网接口控制单元、触摸屏器接口控制单元、按键接口控制单元、ＵＳＢ接口和ＳＤ卡接口控制单元组成。ＧＰＳ数据采集单元采用ＬＥＡ＿４Ａ芯片，无线射频收发单元采用ＣＣ２５３０芯片，ＡＲＭ１１嵌入式处理器控制单元采用Ｓ３Ｃ６４１０芯片，以太网接口控制单元采用ＤＭ９０００ＡＥ芯片，触摸屏器接口控制单元采用ＡＴ０４３ＴＮ２４　Ｖ．１芯片。本发明专利技术的带有ＧＰＳ的无线传感器网络网关设备可实时地提供网关设备自身的地理位置信息和ＵＴＣ时间，特别适合于需要进行精确时间同步的无线传感器网络和进行网络延伸的远程监控场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传感器网络
，具体涉及一种带有GPS的无线传感器网络网关设备。
技术介绍
无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了现代无线传感器网络的产生和发展，无线传感器网络扩展了人们的信息获取能力，将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在下一代网络中将为人们提供最直接、最有效、最真实的信息。无线传感器网络能够获取客观物理信息，具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域，已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。建立在IEEE 802.15.4(LR_WPAN，低速率无线个人区域网)上的ZigBee协议是无线传感器网络首选的组网技术之一，大量传感器节点之间通过ZigBee协议进行自组网，而无线传感器网络网关设备则对网络进行各种管理和维护工作，并对监测数据进行相关处理，或通过嵌入式Internet技术实现ZigBee网络与互联网的连接，从而使接入到互联网的ZigBee网络具有监测数据的透明转发、网络远程监控、诊断和管理的功能。传统无线传感器网络网关设备一般采用单片机处理器设计，往往需要扩展较多的硬件接口电路，因此存在功耗高、体积大、抗干扰能力弱，软件开发周期长的问题。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供一种带有GPS的无线传感器网络网关设备，其不仅可对大量传感器节点之间通过ZigBee协议进行自组网的无线传感器网络进行各种管理和维护，接收并显示网络拓扑结构、网络健康状态、监测数据等工作，还由于网关设备带有GPS功能，因此可实时提供设备自身的地理位置信息和UTC时间，可为ZigBee网络中传感器节点之间进行高精度时间同步提供基准时钟源；并可实现ZigBee网络与互联网互连，从而使接入到互联网的ZigBee网络具有监测数据的透明转发、网络远程监控、诊断和管理的功能。本专利技术为达到上述目的，采用如下技术方案：提供一种带有GPS的无线传感器网络网关设备，由GPS数据采集单元、无线射频收发单元、ARM11嵌入式处理器控制单元、以太网接口控制单元、触摸屏器接口控制单元、按键接口控制单元、USB接口和SD卡接口控制单元组成。所述按键接口控制单元与所述ARM11嵌入式处理器控制单元单向电连接。所述GPS数据采集单元采用LEA_4A芯片，所述无线射频收发单元采用CC2530芯片，所述ARM11嵌入式处理器控制单元采用S3C6410芯片，所述以太网接口控制单元采用DM9000AE芯片，所述触摸屏器接口控制单元采用AT043TN24 V.1芯片。所述GPS数据采集单元、所述无线射频-->收发单元、所述以太网接口控制单元、所述触摸屏器接口控制单元及所述USB接口和SD卡接口控制单元分别与所述ARM11嵌入式处理器控制单元双向电连接。本专利技术的处理控制单元采用ARM11处理器，而传统技术多采用ARM7、ARM9处理器。ARM11处理器比传统ARM处理器具有优越性，其在提供高性能的同时，还保证了低功耗及面积的有限性。ARM11处理器的流水线与以前的ARM内核不同，其由8级流水线组成，比以前的ARM内核提高了至少40％的吞吐量，8级流水线可使8条指令同时被执行。ARM11处理器通过forwarding来避免流水线中的数据冲突，且通过实现跳转预测技术来保持最佳流水线效率。ARM11处理器通过这些特殊技术的使用来使其处理优化到更高的流水线吞吐量的同时，还能保持和8级流水线(ARM9处理器)一样的有效性。本专利技术的GPS数据采集单元实时采集设备自身的地理位置信息和UTC时间，并将测量数据通过串口传输到ARM11嵌入式处理器控制单元进行处理。无线射频收发单元接收ZigBee网络协调器发送的网络拓扑结构、网络健康状态、监测数据等相关信息，通过串口传输到ARM11嵌入式处理器控制单元进行处理后，由触摸屏器接口控制单元进行显示和接收用户键入的网络管理等命令，或通过以太网接口控制单元与互联网互连。所述GPS数据采集单元与所述ARM11嵌入式处理器控制单元双向电连接。S3C6410的A15引脚GPH6、G11引脚GPH7、C16引脚GPH8、H9引脚GPH9、D19引脚X_uRXD2、A21引脚X_uTXD2分别与LEA_4A的第22引脚GPSMDDE2、第21引脚GPSMDDE5、第9引脚GPSMDDE6、第23引脚GPSMDDE7、第3引脚TxD1、第4引脚RxD1相连，LEA_4A的第5引脚VDD_IO、第6引脚VCC接3.3V电源，LEA_4A的第16引脚RF_IN接天线F1，LEA_4A的第19引脚V_ANT、第18引脚VCC_RF接地，LEA_4A的第17引脚GND通过电阻R1接地。所述无线射频收发单元与所述ARM11嵌入式处理器控制单元双向电连接。S3C6410的B21引脚X_uTXD3与CC2530的第17引脚RX相连，S3C6410的J14引脚X_uRXD3与CC2530的第16引脚相连，CC2530的第10引脚DVDD、第39引脚AVDD_DREG、第21引脚AVDD5/AVDD_SOC、第31引脚AVDD_GUARD接3.3V电源，并分别通过电容C1、C4、C2、C3接地，CC2530的第1引脚DGND_USB、第2引脚USB_M、第3引脚USB_P、第4引脚DVDD_USB均接地，CC2530的第20引脚RESET_N接电阻R1和电容C5，电阻R1接3.3V电源，电容C5接地，CC2530的第41引脚GND Exposed接地，CC2530的第30引脚RBIAS通过电阻R2接地，CC2530的第25引脚RF_P通过C7接电感L1、电感L2、电容C11，电感L1接地，CC2530的第26引脚RF_N通过电容C8接电感L2、电感L3、电容C12，电容C12接地，电感L3接电容C9、C10、C11，电容C9接地，电容C10接天线和电容C17，电容C17接地，CC2530的第32引脚P2.4/XOSC32_Q2、第33引脚P2.3/XOSC32_Q1分别通过电容C16、电容C15接地，CC2530的第32引脚P2.4/XOSC32_Q2、第33引脚P2.3/XOSC32_Q1通过晶振Y2相连，CC2530的第22引脚XOSC_Q1、第23引脚XOSC_Q2分别通过电容C14、电容C13接地，CC2530的第22引脚XOSC_Q1、第23引脚XOSC_Q2通过晶振Y1相连，CC2530的第40引脚通过电容C6接地。所述以太网接口控制单元与所述ARM11嵌入式处理器控制单元双向电连接。S3C6410的AC19引脚X_EINT7接DM9000AE的第34引脚INT，S3C6410的D1引脚Xm0_ADDR2接DM9000AE的第32引脚CMD，S3C6410的L4引脚Xm0_OEn接DM9000AE的35引脚IOR#，S3C6410的J2引脚Xm0_WEn接DM9000AE的第36引脚IOW#，S3C6410的R3引脚Xm0_CSn1接DM9000AE的37引脚CS#，S3C64本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有ＧＰＳ的无线传感器网络网关设备，其特征在于：由ＧＰＳ数据采集单元（１０）、无线射频收发单元（１１）、ＡＲＭ１１嵌入式处理器控制单元（１２）、以太网接口控制单元（１３）、触摸屏器接口控制单元（１４）、按键接口控制单元（１５）、ＵＳＢ接口和ＳＤ卡接口控制单元（１６）组成；其中ＧＰＳ数据采集单元采用ＬＥＡ＿４Ａ芯片，无线射频收发单元采用ＣＣ２５３０芯片，ＡＲＭ１１嵌入式处理器控制单元采用Ｓ３Ｃ６４１０芯片，以太网接口控制单元采用ＤＭ９０００ＡＥ芯片，触摸屏器接口控制单元采用ＡＴ０４３ＴＮ２４　Ｖ．１芯片；且其中ＧＰＳ数据采集单元、无线射频收发单元、以太网接口控制单元、触摸屏器接口控制单元及ＵＳＢ接口和ＳＤ卡接口控制单元分别与ＡＲＭ１１嵌入式处理器控制单元双向电连接，按键接口控制单元与ＡＲＭ１１嵌入式处理器控制单元单向电连接。

【技术特征摘要】
1.一种带有GPS的无线传感器网络网关设备，其特征在于：由GPS数据采集单元(10)、无线射频收发单元(11)、ARM11嵌入式处理器控制单元(12)、以太网接口控制单元(13)、触摸屏器接口控制单元(14)、按键接口控制单元(15)、USB接口和SD卡接口控制单元(16)组成；其中GPS数据采集单元采用LEA_4A芯片，无线射频收发单元采用CC2530芯片，ARM11嵌入式处理器控制单元采用S3C6410芯片，以太网接口控制单元采用DM9000AE芯片，触摸屏器接口控制单元采用AT043TN24 V.1芯片；且其中GPS数据采集单元、无线射频收发单元、以太网接口控制单元、触摸屏器接口控制单元及USB接口和SD卡接口控制单元分别与ARM11嵌入式处理器控制单元双向电连接，按键接口控制单元与ARM11嵌入式处理器控制单元单向电连接。2.根据权利要求1所述的带有GPS的无线传感器网络网关设备，其特征在于：S3C6410的A15引脚GPH6、G11引脚GPH7、C16引脚GPH8、H9引脚GPH9、D19引脚X_uRXD2、A21引脚X_uTXD2分别与LEA_4A的第22引脚GPSMDDE2、第21引脚GPSMDDE5、第9引脚GPSMDDE6、第23引脚GPSMDDE7、第3引脚TxD1、第4引脚RxD1相连，LEA_4A的第5引脚VDD_IO、第6引脚VCC接3.3V电源，LEA_4A的第16引脚RF_IN接天线F1，LEA_4A的第19引脚V_ANT、第18引脚VCC_RF接地，LEA_4A的第17引脚GND通过电阻R1接地。3.根据权利要求1所述的带有GPS的无线传感器网络网关设备，其特征在于：S3C6410的B21引脚X_uTXD3与CC2530的第17引脚RX相连，S3C6410的J14引脚X_uRXD3与CC2530的第16引脚相连，CC2530的第10引脚DVDD、第39引脚AVDD_DREG、第21引脚AVDD5/AVDD_SOC、第31引脚AVDD_GUARD接3.3V电源，并分别通过电容C1、C4、C2、C3接地，CC2530的第1引脚DGND_USB、第2引脚USB_M、第3引脚USB_P、第4引脚DVDD_USB均接地，CC2530的第20引脚RESET_N接电阻R1和电容C5，电阻R1接3.3V电源，电容C5接地，CC2530的第41引脚GND Exposed接地，CC2530的第30引脚RBIAS通过电阻R2接地，CC2530的第25引脚RF_P通过C7接电感L1、电感L2、电容C11，电感L1接地，CC2530的第26引脚RF_N通过电容C8接电感L2、电感L3、电容C12，电容C12接地，电感L3接电容C9、C10、C11，电容C9接地，电容C10接天线和电容C17，电容C17接地，CC2530的第32引脚P2.4/XOSC32_Q2、第33引脚P2.3/XOSC32_Q1分别通过电容C16...

【专利技术属性】
技术研发人员：王典洪，沈耀东，陈分雄，肖万源，韩家宝，彭岳其，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]