CN106374968A - 无线通信装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线通信装置及方法，该装置包括：控制电路、移动通信电路以及局域网电路；控制电路分别与移动通信电路和局域网电路双向连接；控制电路用于分别控制移动通信电路以及局域网电路；移动通信电路用于根据控制电路发送的第一控制命令，与第一目标设备通过移动网络进行数据传输；局域网电路用于根据控制电路发送的第二控制命令，与第二目标设备通过无线局域网络进行数据传输。可见，控制电路可以控制移动通信电路或者局域网电路处于工作状态，实现了采用移动通信网络与无线局域网络相结合方式进行数据传输，提高了工业现场控制***中通信网络***的可靠性，同时提高了数据传输效率，并且节省了移动通信网络所产生的费用。

Description

无线通信装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线通信装置及方法。

背景技术

现有的工业现场控制领域内，通常采用的远程通信网络为通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service，简称GPRS)网络，也就是通常所说的第二代手机通信技术(2-Generation wireless telephone technology，简称2G)网络，其最大传输速率限制在56～114kbps。

随着信息产业的不断发展，工业现场控制***中各设备需要处理和收发的数据越来越多。以轨道交通行业为例，机车或者地铁都需要在运行时以非常高的频率记录车辆的运行数据、事件和故障信息等；每隔预设时间及发生严重故障时机车或者地铁需要将记录的车辆的运行数据、事件和故障信息等上报给地面控制设备；由于GPRS网络的最大传输速率的限制，导致数据传输需要较长时间。

发明内容

本发明实施例提供一种无线通信装置及方法，实现了采用移动通信网络与无线局域网络相结合方式进行数据传输，提高了工业现场控制***中通信网络***的可靠性，同时提高了数据传输效率，并且节省了移动通信网络所产生的费用。

第一方面，本发明实施例提供一种无线通信装置，包括：控制电路、移动通信电路以及局域网电路；所述控制电路分别与所述移动通信电路和所述局域网电路双向连接；

其中，所述控制电路用于分别控制所述移动通信电路以及所述局域网电路；

所述移动通信电路用于根据所述控制电路发送的第一控制命令，与第一目标设备通过移动网络进行数据传输；

所述局域网电路用于根据所述控制电路发送的第二控制命令，与第二目标设备通过无线局域网络进行数据传输。

进一步地，所述控制电路用于在检测到无线局域网信号强度小于预设阈值时，向所述移动通信电路发送所述第一控制命令。

进一步地，所述控制电路用于在检测到无线局域网信号强度大于预设阈值时，向所述局域网电路发送所述第二控制命令。

进一步地，所述控制电路通过通用异步收发传输器UART分别与所述移动通信电路和所述局域网电路双向连接。

进一步地，所述移动通信电路为3G通信电路，和/或，所述局域网电路为WIFI电路。

第二方面，本发明实施例提供一种无线通信方法，所述无线通信方法应用于无线通信装置，所述无线通信装置包括：控制电路、移动通信电路以及局域网电路；所述控制电路分别与所述移动通信电路和所述局域网电路双向连接；

其中，所述控制电路检测无线局域网信号强度，并根据检测结果向所述控制电路发送第一控制命令，和/或，根据检测结果向所述控制电路发送第二控制命令；

所述移动通信电路根据所述第一控制命令，与第一目标设备通过移动网络进行数据传输；

所述局域网电路根据所述第二控制命令，与第二目标设备通过无线局域网络进行数据传输。

进一步地，所述控制电路检测无线局域网信号强度，并根据检测结果向所述控制电路发送第一控制命令，包括：

所述控制电路检测无线局域网信号强度，在检测到无线局域网信号强度小于预设阈值时，向所述移动通信电路发送所述第一控制命令。

进一步地，所述控制电路检测无线局域网信号强度，并根据检测结果向所述控制电路发送第二控制命令，包括：

所述控制电路检测无线局域网信号强度，在检测到无线局域网信号强度大于预设阈值时，向所述局域网电路发送所述第二控制命令。

本申请实施例中，无线通信装置包括：控制电路、移动通信电路以及局域网电路；控制电路分别与移动通信电路和局域网电路双向连接。其中，控制电路用于分别控制移动通信电路以及局域网电路；移动通信电路用于根据控制电路发送的第一控制命令，与第一目标设备通过移动网络进行数据传输；局域网电路用于根据控制电路发送的第二控制命令，与第二目标设备通过无线局域网络进行数据传输；可见，控制电路可以根据应用场景的不同，控制移动通信电路或者局域网电路处于工作状态，实现了采用移动通信网络与无线局域网络相结合方式进行数据传输，提高了工业现场控制***中通信网络***的可靠性，同时提高了数据传输效率，并且节省了移动通信网络所产生的费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明无线通信装置实施例一的结构示意图；

图2为本发明控制电路101的STM32F103VG芯片的电路示意图；

图3为本发明MF210v2电路的部分电路示意图；

图4A为本发明HLK-RM04电路的一部分电路示意图；

图4B为本发明HLK-RM04电路的另一部分电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或器的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或器，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或器。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明无线通信装置实施例一的结构示意图。可选地，本申请涉及的无线通信装置可以设置于列车或者地铁等中，当然，还可设置于其它设备中，本申请实施例中对此并不作限制。如图1所示，无线通信装置10包括：控制电路101、移动通信电路102以及局域网电路103；控制电路101分别与移动通信电路102和局域网电路103双向连接。其中，控制电路101用于分别控制移动通信电路102以及局域网电路103；移动通信电路102用于根据控制电路101发送的第一控制命令，与第一目标设备通过移动网络进行数据传输；局域网电路103用于根据控制电路101发送的第二控制命令，与第二目标设备通过无线局域网络进行数据传输。

本发明实施例中，无线通信装置10包括：控制电路101、移动通信电路102以及局域网电路103；控制电路101分别与移动通信电路102和局域网电路103双向连接，以便控制电路101分别控制移动通信电路102以及局域网电路103，可选地，控制电路101可以根据应用场景的不同，控制移动通信电路102或局域网电路103处于工作状态，例如，当列车或地铁处于运行状态时，控制电路101控制移动通信电路102处于工作状态(可选地，控制电路101通过向移动通信电路102发送第一控制命令，以使移动通信电路102由休眠状态或者关闭状态切换为工作状态)，例如采用第三代移动通信技术(3rd Generation，简称3G)网络进行数据传输，或者，当列车或地铁处于停止状态时(即进站等)，控制电路101控制局域网电路103处于工作状态(可选地，控制电路101向局域网电路103发送第二控制命令，以使局域网电路103由休眠状态或者关闭状态切换为工作状态)，例如采用无线保真(Wireless Fidelity，简称WIFI)等无线通信网络进行数据传输，进一步可以节省移动通信网络所产生的费用。可选地，控制电路101通过通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，简称UART)分别与移动通信电路102和局域网电路103双向连接，当然，控制电路101还可通过通用同步/异步串行接收/发送器(Universal Synchronous/Asynchronous，简称USART)、通用输入/输出(General Purpose Input Output，简称GPIO)等其它方式分别与移动通信电路102和局域网电路103双向连接，本申请实施例中对此并不作限制。

对应地，移动通信电路102根据控制电路101发送的第一控制命令切换为工作状态，与第一目标设备通过移动网络(例如3G网络、4G网络等)进行数据传输，由于3G网络、4G网络等移动通信网络的最大传输速率高于2G网络，从而提高了数据传输效率；或者，局域网电路103根据控制电路101发送的第二控制命令切换为工作状态，与第二目标设备通过无线局域网络(例如WIFI等无线通信网络)进行数据传输，由于WIFI等无线通信网络的最大传输速率高于2G网络，从而提高了数据传输效率，并且还可节省移动通信网络所产生的费用。可选地，第一目标设备与第二目标设备可以为同一目标设备或者不同目标设备，本申请实施例中对此并不作限制；可选地，第一目标设备和/或第二目标设备可以为地面控制设备，当然，还可以为其它设备，本申请实施例中对此并不作限制。

可选地，本申请中以工业现场控制***包括：地面控制设备与列车或地铁等为例进行详细说明的，当然，工业现场控制***还可以为其它控制***，相应的实施方式同上述地面控制设备与列车或地铁等组成的工业现场控制***的实施方式类似，本申请实施例中不再赘述。

本申请实施例中，无线通信装置10包括：控制电路101、移动通信电路102以及局域网电路103；控制电路101分别与移动通信电路102和局域网电路103双向连接。其中，控制电路101用于分别控制移动通信电路102以及局域网电路103；移动通信电路102用于根据控制电路101发送的第一控制命令，与第一目标设备通过移动网络进行数据传输；局域网电路103用于根据控制电路101发送的第二控制命令，与第二目标设备通过无线局域网络进行数据传输；可见，控制电路101可以根据应用场景的不同，控制移动通信电路102或者局域网电路103处于工作状态，实现了采用移动通信网络与无线局域网络相结合方式进行数据传输，提高了工业现场控制***中通信网络***的可靠性，同时提高了数据传输效率，并且节省了移动通信网络所产生的费用。

进一步地，控制电路101用于在检测到无线局域网信号强度小于预设阈值时(即列车或者地铁所处的位置没有被可用的无线局域网络覆盖，或者列车或者地铁所处的位置的可用的无线网络信号较弱等，例如列车或地铁处于运行状态)，向移动通信电路102发送所述第一控制命令，以便移动通信电路102根据控制电路101发送的第一控制命令切换为工作状态，与第一目标设备通过移动网络(例如3G网络、4G网络等)进行数据传输，从而提高了数据传输效率。

进一步地，控制电路101用于在检测到无线局域网信号强度大于预设阈值时(即列车或者地铁所处的位置被可用的无线局域网络覆盖，和/或，列车或者地铁所处的位置的可用的无线网络信号较强等，例如列车或地铁处于停止状态，如进站等)，向局域网电路103发送所述第二控制命令，以使局域网电路103根据控制电路101发送的第二控制命令切换为工作状态，与第二目标设备通过无线局域网络(例如WIFI等无线通信网络)进行数据传输，从而不仅提高了数据传输效率，并且还可节省移动通信网络所产生的费用。

可选地，本申请上述实施例中涉及的移动通信电路102可以为3G通信电路，和/或，局域网电路103可以为WIFI电路；可选地，移动通信电路102还可为其它的移动通信电路(例如4G通信电路等)，本申请实施例中对此并不作限制。和/或，局域网电路103还可以为其它的无线局域网电路，本申请实施例中对此并不作限制。

可选地，3G通信电路可以采用MF210v2电路，和/或，WIFI电路可以采用HLK-RM04电路；可选地，控制电路101的主芯片可以采用STM32F103VG。当然，3G通信电路还可以采用除MF210v2电路之外其它的3G通信电路，WIFI电路还可以采用除HLK-RM04电路之外的其它WIFI电路，和/或，控制电路101的主芯片还可以采用除STM32F103VG之外的其它芯片，本申请实施例中对此并不作限制。

可选地，MF210v2电路实现对外进行高速无线数据通信功能，例如MF210v2电路可将外部总线数据通过3G网络发送至其它远程设备，和/或，也可通过3G网络高速下载数据至本地设备。可选地，MF210v2电路的***电路包括但不限于：电源电路、休眠和唤醒电路、复位电路、串口电路、全球用户识别卡(Universal Subscriber Identity Module，简称USIM)电路、外设互联标准(Peripheral Component Interconnect，简称PCI)接口电路、通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)总线接口电路、串行外设接口(Serial PeripheralInterface，简称SPI)电路。

可选地，HLK-RM04电路实现对外进行WIFI无线局域网和有线以太网通信功能。该HLK-RM04电路可通过配置实现用户串口、以太网、无线网这3个接口之间的转换，以实现无线网卡、无线接入点或者无线路由器功能。可选地，HLK-RM04电路的***电路包括但不限于：局域网(Local Area Network，简称LAN)以太网口、广域网(Wide Area Network，简称WAN)以太网口、串口、工作状态指示灯电路等。

可选地，控制电路101的STM32F103VG通过发送AT(Attention)指令对HLK-RM04电路和MF210v2电路进行配置，以使MF210v2电路利用宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，简称WCDMA)的3G网络实现高速的数据上传和下载，同时可以实现发送短信和全球定位***(GlobalPositioning System，简称GPS)/辅助全球卫星定位***(Assisted Global Positioning System，简称AGPS)等功能，以及HLK-RM04电路通过WIFI和以太网口实现路由和以太网通信的功能，可以与其它设备进行无线或有线局域网通信等。可选地，控制电路101的***电路包括但不限于：电源和接地电路、晶振电路、硬件看门狗电路、串口电路。

图2为本发明控制电路101的STM32F103VG芯片的电路示意图，图3为本发明MF210v2电路的部分电路示意图，图4A为本发明HLK-RM04电路的一部分电路示意图，图4B为本发明HLK-RM04电路的另一部分电路示意图。如图2、图3、图4A及图4B所示，STM32F103VG芯片通过PA部分引脚实现与MF210v2电路和HLK-RM04电路的UART通信，例如，USART1_RI用于串口1工作指示灯输出，USART1_TX用于串口1发送数据(连接3G通信电路)，USART1_RX用于串口1接收数据(连接3G通信电路)，USART2_TX用于串口2发送数据(连接WIFI电路)，USART2_RX用于串口2接收数据(连接WIFI电路)；可选地，STM32F103VG芯片通过发送AT指令对MF210v2电路和HLK-RM04电路进行配置，完成相应的无线通信功能。其中，MF210v2电路中的3G_RX_TTL用于串口发送数据，3G_TX_TTL用于串口接收数据，UART1_RI用于振铃指示，UART1_CTS用于串口允许发送，UART1_RFR用于串口请求发送，UART1_DTR数据终端就绪，UART1_DCD用于载波检测。

例如，控制电路101的STM32F103VG芯片完成对MF210v2电路的初始化操作，包括但不限于：检测MF210v2电路硬件功能、握手及串口设置、查询MF210v2电路当前状态、对环境和功能进行配置。

例如：控制电路101的STM32F103VG芯片对MF210v2电路通过串口发送AT指令“+CGDCONT”命令设置分组数据协议(Packet Data Protocol，简称PDP)相关参数，然后通过MF210v2电路发送“ATDT*99#”进行拨号，MF210v2电路返回“CONNECT”。随后STM32F103VG芯片发起点对点协议(Point to Point Protocol，简称PPP)链路控制协议(Link ControlProtocol，简称LCP)请求，双方完成随后的PPP LCP、Auth(权限认证)、IP控制协议(IPControl Protocol，简称IPCP)过程后，PPP连接建立完成，连接成功，MF210v2电路开始传输3G分组数据。当STM32F103VG芯片发起LCP终止请求，则断开PPP连接后，MF210v2电路返回“NO CARRIER”给STM32F103VG芯片，随后STM32F103VG芯片发送“AT+CGACT＝0,1”完成挂断数据连接。当然，还可通过其它方式实现PPP连接建立、断开，本申请实施例中对此并不作限制。

可选地，STM32F103VG芯片通过AT指令控制HLK-RM04电路完成通信功能，可选地，通信功能可以分为4大模式：默认模式、串口转以太网模式、串口转无线网卡模式及串口转无线接入点模式。

1、串口转以太网模式：如图4A及图4B所示，该模式下ETH1使能，WIFI、ETH2功能关闭。通过对应的设置，如附图4A所示的WIFI_RX_TTL和WIFI_TX_TTL的数据与ETH1(如附图4A和图4B所示的WLANRX_P、WLANRX_N、WLANTX_P、WLANTX_N、WLAN_LINK)的网路数据相互转换。

2、串口转无线网卡模式：如图4A及图4B所示，该模式下WIFI使能，工作在无线网卡模式下，ETH1、ETH2功能关闭。通过对应的设置，如附图4A所示的WIFI_RX_TTL和WIFI_TX_TTL的数据与WIFI的网络数据相互转换。

3、串口转无线接入点：如图4A及图4B所示，该模式下WIFI使能，工作在AP模式下，ETH1、ETH2功能关闭。通过对应的设置，如附图4A所示的WIFI_RX_TTL和WIFI_TX_TTL的数据与WIFI的网路数据相互转换。其中，WIFI安全方面支持目前所有的加密方式；此模式下，WIFI设备能连接到HLK-RM04电路，成为WIFI局域网下的设备。

4、默认模式：如图4A及图4B所示，该模式下WIFI使能，工作在无线接入点模式；ETH1、ETH2功能使能，ETH1作为WAN，ETH2作为LAN。如附图4A所示的WIFI_RX_TTL和WIFI_TX_TTL的数据与网路数据相互转换。其中，WIFI安全方面支持目前所有的加密方式；此模式下，WIFI设备能连接到HLK-RM04电路，成为WIFI局域网下的设备。WAN端默认动态IP地址方式，LAN、WIFI为同一局域网，默认开启动态主机配置协议(Dynamic Host ConfigurationProtocol，简称DHCP)服务器。

综上所述，本申请实施例提供的无线通信装置中，控制电路通过在检测到无线局域网信号强度小于预设阈值时控制移动通信电路处于工作状态，或者，在检测到无线局域网信号强度大于预设阈值时控制局域网电路处于工作状态，实现了采用移动通信网络与无线局域网络相结合方式进行数据传输，提高了工业现场控制***中通信网络***的可靠性，同时提高了数据传输效率，并且节省了移动通信网络所产生的费用。

本发明提供的无线通信方法实施例一中，可选地，无线通信方法应用于无线通信装置，无线通信装置包括：控制电路、移动通信电路以及局域网电路；所述控制电路分别与所述移动通信电路和所述局域网电路双向连接；

其中，所述控制电路检测无线局域网信号强度，并根据检测结果向所述控制电路发送第一控制命令，和/或，根据检测结果向所述控制电路发送第二控制命令；

所述移动通信电路根据所述第一控制命令，与第一目标设备通过移动网络进行数据传输；

所述局域网电路根据所述第二控制命令，与第二目标设备通过无线局域网络进行数据传输。

可选地，所述控制电路检测无线局域网信号强度，并根据检测结果向所述控制电路发送第一控制命令，包括：

所述控制电路检测无线局域网信号强度，在检测到无线局域网信号强度小于预设阈值时，向所述移动通信电路发送所述第一控制命令。

可选地，所述控制电路检测无线局域网信号强度，并根据检测结果向所述控制电路发送第二控制命令，包括：

所述控制电路检测无线局域网信号强度，在检测到无线局域网信号强度大于预设阈值时，向所述局域网电路发送所述第二控制命令。

本发明实施例的无线通信方法，可以采用本发明上述无线通信装置任意实施例中的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种无线通信装置，其特征在于，包括：控制电路、移动通信电路以及局域网电路；所述控制电路分别与所述移动通信电路和所述局域网电路双向连接；

其中，所述控制电路用于分别控制所述移动通信电路以及所述局域网电路；

所述移动通信电路用于根据所述控制电路发送的第一控制命令，与第一目标设备通过移动网络进行数据传输；

所述局域网电路用于根据所述控制电路发送的第二控制命令，与第二目标设备通过无线局域网络进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路用于在检测到无线局域网信号强度小于预设阈值时，向所述移动通信电路发送所述第一控制命令。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路用于在检测到无线局域网信号强度大于预设阈值时，向所述局域网电路发送所述第二控制命令。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制电路通过通用异步收发传输器UART分别与所述移动通信电路和所述局域网电路双向连接。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述移动通信电路为3G通信电路，和/或，所述局域网电路为WIFI电路。

6.一种无线通信方法，所述无线通信方法应用于无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置包括：控制电路、移动通信电路以及局域网电路；所述控制电路分别与所述移动通信电路和所述局域网电路双向连接；

其中，所述控制电路检测无线局域网信号强度，并根据检测结果向所述控制电路发送第一控制命令，和/或，根据检测结果向所述控制电路发送第二控制命令；

所述移动通信电路根据所述第一控制命令，与第一目标设备通过移动网络进行数据传输；

所述局域网电路根据所述第二控制命令，与第二目标设备通过无线局域网络进行数据传输。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制电路检测无线局域网信号强度，并根据检测结果向所述控制电路发送第一控制命令，包括：

所述控制电路检测无线局域网信号强度，在检测到无线局域网信号强度小于预设阈值时，向所述移动通信电路发送所述第一控制命令。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制电路检测无线局域网信号强度，并根据检测结果向所述控制电路发送第二控制命令，包括：

所述控制电路检测无线局域网信号强度，在检测到无线局域网信号强度大于预设阈值时，向所述局域网电路发送所述第二控制命令。