[发明专利]ZigBee网络和CAN总线协议转换器

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络、混杂现场总线、嵌入式系统技术领域，具体涉及一种ZigBee网络和CAN总线协议转换器。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线通信设备不断成熟，成本也进一步的降低，为了解决工业环境及过程控制环境下的许多移动对象、旋转对象以及危险环境对象的监测与控制问题，出现了一种混杂的有线/无线现场总线（hybrid wired/wireless field bus）的新技术。

在工作环境较为恶劣、安全生产风险较高的化工企业，混杂现场总线技术可以随作业现场进行部署，迅速地覆盖所有工段。当现场工作人员携带无线传感器节点时，还可以利用无线传感器网络的定位技术对工作人员进行实时定位，万一发生事故可以对作业现场的工作人员在事故发生时刻的位置进行跟踪，便于设计高效的应急救援方案。基于混杂现场总线技术的现代化化工安全监控系统包括ZigBee与CAN总线之间的有线/无线网关、基于ZigBee的无线传感器节点、基于CAN总线的传感器节点等。

其中，ZigBee与CAN总线之间的有线/无线网关是建立化工企业安全监控系统的混杂有线/无线现场总线的关键，可充当周围无线传感器节点的数据中继点，从而实现更为可靠的远距离数据传输。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种ZigBee网络和CAN总线协议转换器。

本发明采取的具体方案为：ZigBee网络和CAN总线协议转换器包括电源管理模块、处理器模块、ZigBee无线通信模块和CAN收发模块。

所述电源管理模块包括7.4V锂电池、5V电压转换电路、3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路。锂电池JS-7.4V-2.2AH为5V电压转换电路提供电源；5V电压转换电路的核心是SPX1117M3-5.0低压差线性稳压电源芯片，其输出供给3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路、CAN收发模块；3.3V电压转换电路的核心是SPX1117M3-3.3低压差线性稳压电源芯片，其输出供给处理器模块、ZigBee无线通信模块；1.8V电压转换电路的核心是SPX1117M3-1.8低压差线性稳压电源芯片，其输出供给处理器模块。

所述处理器模块以处理器LPC2109FBD64/01为核心，在其外围分别搭建了复位电路、晶振电路、JTAG电路以及ISP电路。并且对处理器的各电源引脚进行了退藕处理，复位电路采用专用的复位芯片MAX811S。处理器电源端分别和3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路相连;处理器的通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)接口与ZigBee无线通信模块连接；处理器的CAN接口与CAN收发模块连接；处理器电源端与3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路连接。

所述ZigBee无线通信模块的型号为HZ2012，该模块和处理器模块的UART接口相连，电源端和3.3V电压转换电路相连。

所述CAN收发模块包括光耦隔离单元、CAN收发单元和电源隔离单元。光耦隔离单元的核心为高速光耦6N137，其一端和处理器的CAN接口连接，另一端和CAN收发单元连接，电源端和5V电压转换电路以及电源隔离单元连接；CAN收发单元的CAN总线信号端和终端电阻连接，电源端和电源隔离单元连接；电源隔离单元的输入端和5V电压转换电路连接。

该设备能够实现ZigBee网络和CAN总线之间的数据转发、处理和计算。并具有低功耗，高可靠性，强数据处理能力等特点。和现有技术相比，有以下优点：

1.设备运行功耗低。设备的软硬件系统均采用低功耗设计技术，降低了能耗，设备可长时间工作。

2.数据处理速度快，升级潜力大。本发明采用了ARM7内核的高性能处理器，数据处理能力强，并且处理器的片上外设丰富，升级潜力大。

3.设备适应性强，工作稳定可靠。设备复位电路采用专用的复位芯片保证设备的可靠工作；设备CAN模块的电源采用隔离设计，CAN收发器和处理器之间采用了高速光耦进行隔离，很好地实现设备与CAN-BUS总线上其它节点的完全独立和隔离，提高节点的稳定性和安全性。

4.电路结构清晰。设备各功能模块和接口定义清晰，以LPC2109处理器为控制中心，协调CAN收发模块和ZigBee无线通信模块间的数据处理及传输。

附图说明

图1为本发明结构原理框图；

图2为本发明电源模块电路原理图；

图3为本发明处理器模块电路原理图；

图4为本发明ZigBee无线通信模块电路原理图；