河流海岸模型CAN總線式無線射頻中繼器制造技術

本實用新型專利技術提供河流海岸模型CAN總線式無線射頻中繼器，包括天線、無線射頻模塊、處理器模塊、CAN總線控制器模塊、電源模塊和CAN總線接口模塊；天線、無線射頻模塊、處理器模塊、CAN總線控制器模塊和CAN總線接口模塊依次相連，電源模塊與無線射頻模塊、處理器模塊、CAN總線控制器模塊、CAN總線接口模塊電連接。采用本實用新型專利技術的裝置解決了老式設備現場需大量布線的問題，只需要布置與CAN總線的連接線，且只需一次布線；且移動方便，功耗低，CAN總線的可靠性和傳輸距離彌補了無線射頻傳輸不可靠和距離相對短的缺陷，CAN總線的接口統一，兼容性較好。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
河流海岸模型CAN總線式無線射頻中繼器
本技術涉及一種無線射頻中繼器。具體涉及一種用于河流海岸模型的CAN總線式無線射頻中繼器。
技術介紹
目前，很多河流海岸模型上的測量設備都是通過有線的形式將現場測量的數據傳送出去，比如流速、水位、波高、含沙量濃度等數據。根據現有的純粹的有線傳輸或純粹的無線傳輸協議和技術，全部有線傳輸數據或全部無線傳輸數據可能比較簡單，但是同樣也有很多的缺點:1、如果測量傳感器較多，采用全有線的傳輸方案，會有大量的布線；2、全部使用有線的設備移動性較差，布線制約了設備的移動性能；3、有線傳輸的總線協議各不相同，兼容性差；4、全部有線傳輸布線成本較高、維護工作量大；5、全部采用射頻無線傳輸的方案，傳送距離存在一定的局限；6、全部采用射頻無線傳送的方案，可靠性不如有線傳輸，同時傳輸的開銷較大，測量終端容量不足。無線射頻技術的物理特性決定了數據的傳輸可以不依靠各種有線的總線方式傳輸數據，無線射頻信號的傳輸是無方向性的，無線射頻信號可以很容易地繞過遮擋物，具有較好的穿透性。無線射頻信號的傳輸距離很容易就可以達到50米以上，但是距離也是受限制的。無線射頻信號傳輸可以雙向通信，這種特性為控制帶來方便。CAN總線是一種工業總線，常用在汽車控制等領域。CAN總線的具有極高的可靠性；傳輸速率快；傳輸距離遠；抗干擾強；可以組成網絡。雖然無線射頻傳輸相比有線傳輸數據有很多優勢，但是無線射頻收發裝置尚未在模型測量與控制等領域得到普及。主要的原因在于模型測量與控制系統中的絕大多數設備僅僅支持有線接口，并且無線射頻傳輸數據的一些固有缺點。目前很多設備和技術雖然已經比較陳舊，但是更換一整套設備的成本還是比較大的。種種原因導致了無線射頻技術在模型測量與控制領域無法普及，以至于無線射頻傳輸不能發揮其優勢，從而會影響模型測量與控制的質量和生產效率。
技術實現思路
本技術的專利技術目的:本技術采用CAN總線和無線射頻結合的方式，集無線射頻傳輸和有線傳輸的優點，以較低的成本解決目前舊設備全有線傳輸安裝成本大，安裝后移動不便，維護成本高的缺點；同時也解決了全無線傳輸可靠性差，成本高昂的缺點。本技術的技術方案:河流海岸模型CAN總線式無線射頻中繼器，包括天線、無線射頻模塊、處理器模塊、CAN總線控制器模塊、電源模塊和CAN總線接口模塊；天線、無線射頻模塊、處理器模塊、CAN總線控制器模塊和CAN總線接口模塊依次相連，電源模塊與無線射頻模塊、處理器模塊、CAN總線控制器模塊、CAN總線接口模塊電連接。作為優選，所述天線為PCB天線、彈簧天線或陶瓷天線。作為優選，所述CAN總線接口模塊通過RJ45接口與CAN總線連接。本技術的有益效果:(I)現場無需大量布線，只需要布置與CAN總線的連接線，且只需一次布線；(2)測量終端采用無線射頻傳輸，移動方便，功耗低；(3)CAN總線的可靠性和傳輸距離彌補了無線射頻傳輸不可靠和距離相對短的缺陷；(4) CAN總線的接口統一，兼容性較好。【附圖說明】圖1為本技術的結構示意圖；圖2為本技術應用系統的示意圖。【具體實施方式】下面結合附圖對本技術做更進一步的解釋。如圖1所示，本技術的河流海岸模型CAN總線式無線射頻中繼器，包括天線1、無線射頻模塊2、處理器模塊3、CAN總線控制器模塊4、電源模塊5和CAN總線接口模塊6。天線I與無線射頻模塊2相連，無線射頻模塊2、CAN總線控制器模塊4均與處理器模塊3相連。電源模塊5分別與無線射頻模塊2、處理器模塊3、CAN總線控制器模塊4和CAN總線接口模塊6相連，為它們供電。CAN總線接口模塊6與CAN總線8相連。無線射頻模塊2通過天線I接收水位儀發出的無線射頻信號；處理器模塊3將無線射頻模塊2傳輸過來的無線射頻信號轉換成電平信號，然后發送給CAN總線控制器模塊4;處理器模塊3將接收到的CAN總線控制器模塊4的電平信號轉換成無線射頻信號，并發送給無線射頻模塊2 ；CAN總線控制器模塊4將CAN總線接口模塊6傳輸過來的差分信號轉換成電平信號，然后發送給處理器模塊3 ；CAN總線控制器模塊4將處理器模塊3傳輸的電平信號進行轉換成分差信號，并發送給CAN總線接口模塊6 ;所述電源模塊5供電給無線射頻模塊2、處理器模塊3、CAN總線控制器模塊4和CAN總線接口模塊6。天線I向水位測量儀10發射無線射頻信號，或者接收水位測量儀10發出的無線射頻信號，通常可以根據設備尺寸要求，選擇合適的天線1，選用PCB天線，彈簧天線或者陶瓷天線；天線I的質量直接影響無線射頻信號傳輸的距離和無線射頻信號的質量。無線射頻模塊2負責天線I傳輸信號的收發。一方面，將從處理器模塊3接收到的無線射頻信號通過天線I發送出去。另一方面，無線射頻模塊2接收由天線I接收到的無線射頻信號，并發送到處理器模塊3 ;無線射頻模塊2還收發控制應答信號。處理器模塊3與無線射頻模塊2通過同步串行總線(SPI)相連，當無線射頻模塊2收到相應的數據信號后，通知處理器模塊3 ;處理器模塊3從無線射頻模塊2得到檢測數據，并根據協議解析分析收到的數據，并根據相應的協議將無線數據轉化為TTL電平信號，并發送給CAN總線控制器模塊4 ;另一方面，處理器模塊3將從CAN總線控制器模塊4接收到的TTL電平信號，根據協議進行轉化為無線射頻數據，并傳送至無線射頻模塊2。為了能處理相對較大的數據量，提供相對較高的性能，處理器模塊3可以采用STM32系列微控制器和獨立CCllOl的解決方案，STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內核。STM32系列的特點為:可以選擇采用固件庫開發，不必接觸底層寄存器，大大縮短開發周期，降低上手難度；性價比高，32位的控制器有著接近于I6位甚至高端8位控制器的價格。選型簡單，從48到144引腳，101-107各系列，Fl, F2, F4三代，從成本到功能均易于選擇。功能豐富，小嵌入式均能勝任。為了增強設備的靈活和擴展性能，可以采用處理器模塊3和無線射頻模塊2獨立的解決方案。處理器模塊3可采用恩智浦(NXP)的LPC11XX系列的微控制器，無線收發模塊2可以采用德州儀器(TI)的CCllOl無線射頻收發芯片。恩智浦(NXP)的LPClIXX系類處理器可以做到系統兼容，同時價格便宜，用戶可以根據需要在LPC11XX選擇不同性能和型號的微控制器，同時LPC11XX系列微控制器有著不錯的功耗控制。經過功耗控制優化也可以非常容易的將功耗控制在μA級別。同時這個系列的微控制器接口豐富，可以提高系統的擴展性。德州儀器(TI)的CCllOl無線收發芯片同樣具有出色的功耗表現。CAN總線控制器模塊4主要負責將從處理器模塊3接收到的TTL電平信號，轉換成差分信號，通過雙絞線傳輸至CAN總線接口模塊6，且從CAN總線接口模塊6接收到的差分信號轉換成TTL電平信號，并傳送給處理器模塊3。電源模塊5為無線射頻模塊2、處理器模塊3、CAN總線控制器模塊4和CAN總線接口模塊6供電，CAN總線接口模塊6采用電源模塊的供電電壓為DC12V。CAN總線接口模塊6定義了 CAN總線8的物理接口結構，采用RJ45接口作為CAN總線8的接口，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
河流海岸模型CAN總線式無線射頻中繼器，其特征在于：包括天線（1）、無線射頻模塊（2）、處理器模塊（3）、CAN總線控制器模塊（4）、電源模塊（5）和CAN總線接口模塊（6）；天線（1）、無線射頻模塊（2）、處理器模塊（3）、CAN總線控制器模塊（4）和CAN總線接口模塊（6）依次相連，電源模塊（5）與無線射頻模塊（2）、處理器模塊（3）、CAN總線控制器模塊（4）、CAN總線接口模塊（6）電連接。

【技術特征摘要】
1.河流海岸模型CAN總線式無線射頻中繼器，其特征在于:包括天線(I)、無線射頻模塊(2 )、處理器模塊(3 )、CAN總線控制器模塊(4 )、電源模塊(5 )和CAN總線接口模塊(6 );天線(I)、無線射頻模塊(2 )、處理器模塊(3 )、CAN總線控制器模塊(4 )和CAN總線接口模塊(6)依次相連，電源模塊(5)與無線射頻模塊(2)、處...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏云峰，王建中，王馳，周良平，
申請(專利權)人：水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院，
類型：新型
國別省市：江蘇;32