RU98662U1

RU98662U1 - A FULL FUNCTIONAL DEVICE FOR A WIRELESS ZIGBEE STANDARD TRANSMISSION NETWORK

Info

Publication number: RU98662U1
Application number: RU2010116077/09U
Authority: RU
Inventors: Андрей Петрович Власенко; Александр Михайлович Волков; Роман Анатольевич Гришин; Иван Александрович Шишмарев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АиМ-Холдинг"
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2010-10-20

Abstract

1. Полнофункциональное устройство для беспроводной сети передачи данных стандарта Zigbee, содержащее антенну, соединенную с встроенным микроконтроллером, содержащим в своем составе радиоприемопередатчик, первый и второй интерфейсы UART и DEBUG интерфейс, снабженный соответственно входами RESET и DC и выводом DD, отличающееся тем, что в него введены микроконтроллер, снабженный выходами GPIO и содержащий соответственно интерфейсы Ethernet, CAN, USB и I2C, первый, второй, третий и четвертый интерфейсы UART и интерфейс SPI, снабженный выходами MOSI и SCK и входом MISO, а также введены трансивер интерфейса RS485, преобразователь уровня интерфейса RS232, стабилизатор напряжения и мультиплексор, снабженный входами управления, входом питания, входом S1A, выходом S2A и выводом DA, при этом выводы первого интерфейса UART встроенного микроконтроллера подключены соответственно к выводам первого интерфейса UART микроконтроллера, один из выходов GPIO микроконтроллера и выход SCK интерфейса SPI подключены соответственно к входам RESET и DC DEBUG интерфейса, выход MOSI и вход MISO интерфейса SPI подключены соответственно к входу S1A и выходу S2A мультиплексора, а вывод DD DEBUG интерфейса - к выводу DA мультиплексора, входы управления мультиплексора подключены соответственно к другим выходам GPIO микроконтроллера, выводы второго и третьего интерфейсов UART микроконтроллера подключены соответственно к выводам трансивера интерфейса RS485 и преобразователя уровня интерфейса RS232, другие выводы которых и выводы интерфейсов CAN, Ethernet и USB микроконтроллера являются выводами устройства, выход стабилизатора напряжения подключен к входам питания встроенного микроконтроллера, микроконтроллера, транси 1. A fully functional device for a Zigbee standard wireless data network, comprising an antenna connected to an integrated microcontroller containing a radio transmitter, first and second UART and DEBUG interfaces, respectively equipped with RESET and DC inputs and DD output, characterized in that it introduced a microcontroller equipped with GPIO outputs and containing Ethernet, CAN, USB and I2C interfaces, first, second, third and fourth UART interfaces and an SPI interface equipped with MOSI and SCK outputs and a MISO input, as well as the RS485 interface transceiver, RS232 interface level converter, voltage stabilizer and multiplexer equipped with control inputs, power input, S1A input, S2A output and DA output are introduced; the pins of the first UART interface of the integrated microcontroller are connected respectively to the pins of the first UART interface of the microcontroller, one from the GPIO outputs of the microcontroller and the SCI output of the SPI interface are connected respectively to the RESET and DC inputs of the DEBUG interface, the MOSI output and the MISO input of the SPI interface are connected respectively to the S1A input and S2A output of the mul the multiplexer, and the DD DEBUG interface pin to the DA multiplexer pin, the multiplexer control inputs are connected respectively to the other GPIO outputs of the microcontroller, the terminals of the second and third UART interfaces of the microcontroller are connected respectively to the terminals of the RS485 interface transceiver and RS232 interface level converter, the other conclusions of which and the interface outputs CAN, Ethernet and USB of the microcontroller are the outputs of the device, the output of the voltage regulator is connected to the power inputs of the built-in microcontroller, microcontroller, trans

Description

Полезная модель относится к технике беспроводной связи, а именно к полнофункциональным устройствам беспроводной самоорганизующейся сети Zigbee с возможностями работы в качестве координатора, маршрутизатора, ретранслятора и оконечного устройства, имеющим возможность подключения по стандартным интерфейсам к устройствам пользователя и к сетям передачи данных общего пользования, в частности для организации сбора и передачи информации с первичных приборов учета электроэнергии, воды, газа, тепла, т.е для организации автоматизированных систем коммерческого или технического учета энергии и других ресурсов.The utility model relates to wireless communication technology, namely, to fully functional Zigbee wireless self-organizing network devices with the ability to work as a coordinator, router, relay and terminal device that can connect via standard interfaces to user devices and to public data networks, in particular for organizing the collection and transmission of information from primary meters of electricity, water, gas, heat, i.e. for organizing automated systems m commercial or technical metering of energy and other resources.

Известно устройство (int.spb.ru/products/zb-controller.ru.html) сбора и передачи информации с первичных приборов учета энергии с выдачей этой информации в проводную сеть Ethernet, которое содержит различные интерфейсы для подключения к внешним устройствам и сети Ethernet, микроконтроллер, цепи питания. Недостатками устройства является необходимость подведения большого количества протяженных кабелей от первичных приборов учета ресурсов и сети Ethernet и сети питания, а так же большие габариты, масса и стоимость.A device is known (int.spb.ru/products/zb-controller.ru.html) for collecting and transmitting information from primary energy meters with the issuance of this information in a wired Ethernet network, which contains various interfaces for connecting to external devices and an Ethernet network, microcontroller, power circuit. The disadvantages of the device is the need for summing up a large number of long cables from primary meters of resources and the Ethernet network and the power network, as well as the large dimensions, weight and cost.

Известно другое устройство (int.spb.ru/products/zb-askue.ru.html) для сбора и передачи информации со счетчиков электроэнергии с выдачей этой информации в беспроводную сеть ZigBee, которое содержит интерфейс RS485, числоимпульсные входы для подключения счетчиков электроэнергии, радиомодуль ZigBee со встроенным микроконтроллером, схемы питания. Недостатками устройства является наличие только двух типов интерфейсов, что ограничивает номенклатуру подключаемых приборов и невозможность подключения к сетям общего пользования.There is another device (int.spb.ru/products/zb-askue.ru.html) for collecting and transmitting information from electricity meters with the issuance of this information in a wireless ZigBee network that contains an RS485 interface, pulse-frequency inputs for connecting electricity meters, a radio module ZigBee with integrated microcontroller, power circuits. The disadvantages of the device are the presence of only two types of interfaces, which limits the range of connected devices and the inability to connect to public networks.

Наиболее близким техническим решением к данной полезной модели, выбранным в качестве прототипа, является полнофункциональное устройство беспроводной сети ZigBee, выполненное в виде модуля (RC2301, Radiocrafts, www.gaw.ru/pdf/radiocrafts/rc230x datasheet 1 1.pdf), который содержит антенну, встроенный микроконтроллер типа «система на кристалле» (схема приведена в источнике СС2430, Texas Instrments, http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cc2430.pdf), включающий радио-приемо-передатчик, два интерфейса UART (RS232 с уровнями ТТЛ), а так же DEBUG интерфейс (выводы DD, DC и RESET) для записи и отладки программ пользователя. Выводы интерфейсов и питания встроенного микроконтроллера являются входами/выходами устройства.The closest technical solution to this utility model, selected as a prototype, is a full-featured ZigBee wireless network device made in the form of a module (RC2301, Radiocrafts, www.gaw.ru/pdf/radiocrafts/rc230x datasheet 1 1.pdf), which contains antenna, built-in microcontroller of the type “system on a chip” (the circuit is shown in the source CC2430, Texas Instrments, http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cc2430.pdf), including a radio transceiver, two interfaces UART (RS232 with TTL levels), as well as a DEBUG interface (DD, DC and RESET outputs) for recording and debugging user programs. The outputs of the interfaces and power of the integrated microcontroller are the inputs / outputs of the device.

Устройство предназначено для работы в качестве встраиваемого в оборудование пользователя полнофункционального устройства беспроводной сети ZigBee. Недостатками устройства являются отсутствие стандартных интерфейсов для связи с удаленными внешними устройствами, отсутствие интерфейса для связи с проводными и беспроводными сетями общего пользования (Ethernet, GSM), узкий диапазон напряжения питания, а так же необходимость наличия у пользователя специальных программно-аппаратных средств поддержки программирования и отладки программ для этого устройства. На фиг.1 приведена структурная схема этого устройства.The device is designed to operate as a full-featured ZigBee wireless network device that is built into user equipment. The disadvantages of the device are the lack of standard interfaces for communication with remote external devices, the lack of an interface for communication with wired and wireless public networks (Ethernet, GSM), a narrow range of supply voltage, as well as the need for the user to have special software and hardware programming support and debugging programs for this device. Figure 1 shows the structural diagram of this device.

Технической задачей данной полезной модели является создание полнофункционального устройства беспроводной сети ZigBee, обеспечивающего стандартные интерфейсы связи с широкой номенклатурой серийно выпускаемых внешних устройств или групп устройств (в частности первичных измерительных приборов учета ресурсов: счетчиков воды, тепла, газа, электроэнергии, термометров сопротивления, расходомеров, а так же исполнительных устройств (угловые и линейные актуаторы, приводы заслонок, промышленные контроллеры), обеспечивающего возможность подключения к сети передачи данных по силовым линиям электропитания (PLC), а так же к проводным и беспроводным сетям общего пользования (Ethernet, GSM), обеспечивающего при этом универсальность в отношении источника питания и позволяющего пользователю программировать и конфигурировать устройство и сеть с помощью простых диалоговых программ с любого компьютера, имеющего порт USB.The technical task of this utility model is to create a full-featured ZigBee wireless network device that provides standard communication interfaces with a wide range of commercially available external devices or groups of devices (in particular, primary measuring instruments for metering resources: water, heat, gas, electricity, resistance thermometers, flow meters, as well as actuators (angular and linear actuators, damper actuators, industrial controllers), providing the ability to connect communication to the power transmission network data network (PLC), as well as to wired and wireless public networks (Ethernet, GSM), while ensuring versatility with respect to the power source and allowing the user to program and configure the device and network using simple dialogs programs from any computer that has a USB port.

Поставленная задача достигается тем, что в полнофункциональное устройство для беспроводной сети передачи данных стандарта Zigbee, содержащее антенну, соединенную с встроенным микроконтроллером, содержащим в своем составе радио-приемопередатчик, первый и второй интерфейсы UART и DEBUG интерфейс, снабженный соответственно входами RESET и DC и выводом DD, согласно заявляемой полезной модели, введены микроконтроллер, снабженный выходами GPIO и содержащий соответственно интерфейсы Ethernet, CAN, USB и I2C, первый, второй, третий и четвертый интерфейсы UART и интерфейс SPI, снабженный выходами MOSI и SCK и входом MISO, а также введены трансивер интерфейса RS485, преобразователь уровня интерфейса RS232, стабилизатор напряжения и мультиплексор, снабженный входами управления, входом питания, входом SIA, выходом S2A и выводом DA, при этом выводы первого интерфейса UART встроенного микроконтроллера подключены соответственно к выводам первого интерфейса UART микроконтроллера, один из выходов GPIO микроконтроллера и выход SCK интерфейса SPI подключены соответственно к входам RESET и DC DEBUG интерфейса, выход MOSI и вход MISO интерфейса SPI подключены соответственно к входу S1A и выходу S2A мультиплексора, а вывод DD DEBUG интерфейса - к выводу DA мультиплексора, входы управления мультиплексора подключены соответственно к другим выходам GPIO микроконтроллера, выводы второго и третьего интерфейсов UART микроконтроллера подключены соответственно к выводам трансивера интерфейса RS485 и преобразователя уровня интерфейса RS232, другие выводы которых, и выводы интерфейсов CAN, Ethernet и USB микроконтроллера являются выводами устройства, выход стабилизатора напряжения подключен к входам питания встроенного микроконтроллера, микроконтроллера, трансивера интерфейса RS485, преобразователя уровня интерфейса RS232 и мультиплексора, вход стабилизатора напряжения является входом питания устройства.The task is achieved in that in a fully functional device for a wireless data network of Zigbee standard, containing an antenna connected to an integrated microcontroller containing a radio transceiver, the first and second UART and DEBUG interfaces are equipped with RESET and DC inputs and output, respectively DD, according to the claimed utility model, a microcontroller is introduced, equipped with GPIO outputs and containing respectively Ethernet, CAN, USB and I2C interfaces, first, second, third and fourth UART interfaces and interface SPI equipped with MOSI and SCK outputs and MISO input, as well as the RS485 interface transceiver, RS232 interface level converter, voltage regulator and multiplexer equipped with control inputs, power input, SIA input, S2A output and DA output, while the first interface outputs The UART of the integrated microcontroller is connected respectively to the terminals of the first UART interface of the microcontroller, one of the GPIO outputs of the microcontroller and the SCK output of the SPI interface are connected respectively to the RESET and DC inputs of the DEBUG interface, the MOSI output and the MISO input of the SPI interface connected respectively to the input S1A and S2A output of the multiplexer, and the DD DEBUG interface output to the DA multiplexer output, the multiplexer control inputs are connected respectively to other GPIO outputs of the microcontroller, the terminals of the second and third UART interfaces of the microcontroller are connected respectively to the terminals of the RS485 interface transceiver and interface level converter RS232, the other pins of which, and the pins of the CAN, Ethernet and USB interfaces of the microcontroller are the pins of the device, the output of the voltage regulator is connected to the power inputs of the device ennogo microcontroller, microcontroller, transceiver interface RS485, RS232 interface level converter and a multiplexer, a voltage regulator input is the input of the device.

Поставленная задача так же достигается тем, что в устройство введены выпрямитель, предназначенный для питания от сети переменного тока, зарядное устройство и аккумулятор, при этом выход выпрямителя через зарядное устройство соединен с входом стабилизатора напряжения и аккумулятором.The task is also achieved by the fact that a rectifier designed for power from the AC mains, a charger and a battery are introduced into the device, while the output of the rectifier through the charger is connected to the input of the voltage regulator and the battery.

Кроме того, устройство характеризуется тем, что в него введен модем PLC для передачи данных по силовым линиям сети переменного тока, снабженный интерфейсом I2C, выводом PL и входом питания, при этом выводы интерфейса I2C модема PLC подключены соответственно к выводам интерфейса I2C микроконтроллера, вывод PL модема PLC соединен с входом выпрямителя, а вход питания - с выходом стабилизатора напряжения.In addition, the device is characterized by the fact that a PLC modem is inserted into it for data transmission on power lines of the AC network, equipped with an I2C interface, a PL terminal and a power input, while the PLC modem I2C interface pins are connected respectively to the microcontroller I2C interface pins, PL terminal The PLC modem is connected to the input of the rectifier, and the power input is connected to the output of the voltage regulator.

Кроме того, в устройство введен модем GSM, снабженный интерфейсом UART и входом питания, выводы интерфейса UART подключены соответственно к выводам четвертого интерфейса UART микроконтроллера, а вход питания - к выходу стабилизатора напряжения.In addition, a GSM modem equipped with a UART interface and a power input is inserted into the device, the terminals of the UART interface are connected respectively to the terminals of the fourth UART interface of the microcontroller, and the power input is connected to the output of the voltage regulator.

В устройство также дополнительно введен приемник GPS/ГЛОНАСС, снабженный интерфейсом UART и входом питания, при этом выводы интерфейса UART приемника GPS/ГЛОНАСС подключены соответственно к выводам второго UART встроенного микроконтроллера, а вход питания - к выходу стабилизатора напряжения.A GPS / GLONASS receiver equipped with a UART interface and a power input is also added to the device, while the terminals of the GPS / GLONASS UART interface are connected respectively to the terminals of the second UART of the integrated microcontroller, and the power input is connected to the output of the voltage regulator.

Системное программное обеспечение встроенного микроконтроллера и введенного микроконтроллера позволяет с помощью прилагаемых к устройству максимально простых диалоговых программ пользователю программировать и конфигурировать устройство для работы в любом из применений с любого хост-компьютера с интерфейсом USB без дополнительных аппаратных средств.The system software of the built-in microcontroller and the introduced microcontroller allows the user to program and configure the device to work in any application from any host computer with a USB interface using the simplest dialog programs supplied with the device without additional hardware.

Стабилизатор позволяет осуществлять питание устройства от любого источника питания+6…+40 В.The stabilizer allows you to power the device from any power source + 6 ... + 40 V.

Предлагаемое устройство может быть выполнено в виде встраиваемого модуля, или, для повышения удобства монтажа, может быть заключено в стандартный корпус с возможностью установки на DIN-рейку и снабжено клеммной колодкой для подключения внешних связей.The proposed device can be made in the form of a built-in module, or, to increase the convenience of installation, can be enclosed in a standard case with the possibility of mounting on a DIN rail and equipped with a terminal block for connecting external connections.

Для обеспечения универсальности по питанию и бесперебойности питания в устройство введены выпрямителем для питания от сети переменного тока, вход которого является входом питания устройства от сети переменного тока, зарядное устройство, вход которого подключен к выходу выпрямителя, а выход - к аккумулятору и ко входу стабилизатора питания;To ensure universality in power supply and uninterrupted power supply, a rectifier is introduced into the device for power supply from the AC mains, the input of which is the power supply input of the device from the AC mains, a charger, the input of which is connected to the output of the rectifier, and the output to the battery and to the input of the power stabilizer ;

Для обеспечения подключения к сети передачи данных по силовым линиям электропитания (PLC) введен модем PLC для передачи данных по силовым линиям сети переменного тока, выводы интерфейса I2C которого подключены к выводам интерфейса I2C микроконтроллера, а выводы PL - к входу выпрямителя.To ensure connection to the data transmission network via power supply lines (PLC), a PLC modem was introduced for data transmission via AC power lines, the I2C interface pins are connected to the microcontroller I2C interface pins, and the PL pins are connected to the rectifier input.

Для обеспечения связи устройства с сотовой сетью GSM введен модем GSM, выводы интерфейса UART которого подключены к выводам четвертого интерфейса UART микроконтроллера.To ensure communication between the device and the GSM cellular network, a GSM modem was introduced, the pins of the UART interface of which are connected to the pins of the fourth UART interface of the microcontroller.

С целью расширения функциональных возможностей, а именно, обеспечения возможности установки устройства на подвижный или труднодоступный объект и получения информации о местоположении этого объекта, в устройство введен приемник GPS/ГЛОНАСС, выводы интерфейса UART которого подключены к выводам второго интерфейса UART встроенного микроконтроллера.In order to expand the functionality, namely, to enable the device to be installed on a moving or hard-to-reach object and to obtain information about the location of this object, a GPS / GLONASS receiver has been inserted into the device, the terminals of the UART interface of which are connected to the terminals of the second UART interface of the integrated microcontroller.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.2, 3 приведены структурные схемы устройства.The invention is illustrated by drawings. Figure 2, 3 shows the structural diagrams of the device.

Полнофункциональное устройство для беспроводной сети передачи данных стандарта Zigbee содержит (фиг.2) антенну 1, соединенную с ВЧ входом радио-приемопередатчика встроенного микроконтроллера 2, который также содержит первый и второй интерфейсы UART и DEBUG интерфейс, снабженный соответственно входами RESET и DC и выводом DD, микроконтроллер 3, снабженный выходами GPIO и содержащий соответственно интерфейсы Ethernet, CAN, USB и I2C, первый, второй, третий и четвертый интерфейсы UART и интерфейс SPI, снабженный выходами MOS и SCK и входом MISO, трансивер 4 интерфейса RS485, преобразователь 5 уровня интерфейса RS232, стабилизатор 6 напряжения и мультиплексор 7, снабженный входами управления, входом питания, входом SIA, выходом S2A и выводом DA, при этом выводы первого интерфейса UART встроенного микроконтроллера 2 подключены соответственно к выводам первого интерфейса UART микроконтроллера 3, один из выходов GPIO микроконтроллера 3 и выход SCK интерфейса SPI подключены соответственно к входам RESET и DC DEBUG интерфейса, выход MOSI и вход MISO интерфейса SPI подключены соответственно к входу S1A и выходу S2A мультиплексора 7, а вывод DD DEBUG интерфейса - к выводу DA мультиплексора 7, входы управления мультиплексора 7 подключены соответственно в другим выходам GPIO микроконтроллера 3, выводы второго и третьего интерфейсов UART микроконтроллера 3 подключены соответственно к выводам трансивера интерфейса RS485 и преобразователя уровня интерфейса RS232, другие выводы которых, и выводы интерфейсов CAN, Ethernet и USB микроконтроллера 3 являются выводами устройства, выход стабилизатора 6 напряжения подключен к входам питания встроенного микроконтроллера 2, микроконтроллера 3, трансивера 4 интерфейса RS485, преобразователя 5 уровня RS232 и мультиплексора 7, вход стабилизатора 6 напряжения является входом питания устройства.A fully functional device for a Zigbee standard wireless data network contains (Fig. 2) an antenna 1 connected to the RF input of the radio transceiver of the integrated microcontroller 2, which also contains the first and second UART and DEBUG interfaces, respectively equipped with RESET and DC inputs and DD output , microcontroller 3, equipped with GPIO outputs and containing Ethernet, CAN, USB and I2C interfaces, first, second, third and fourth UART interfaces and SPI interface, equipped with MOS and SCK outputs and MISO input, RS485 transceiver 4, pre RS232 interface level 5 browser, voltage stabilizer 6 and multiplexer 7, equipped with control inputs, power input, SIA input, S2A output and DA output, while the terminals of the first UART interface of the integrated microcontroller 2 are connected respectively to the terminals of the first UART interface of the microcontroller 3, one of the GPIO outputs of the microcontroller 3 and the SCI output of the SPI interface are connected respectively to the RESET and DC inputs of the DEBUG interface, the MOSI output and the MISO input of the SPI interface are connected respectively to the S1A input and S2A output of multiplexer 7, and the DD DEBUG output is the interface CA - to the output of DA multiplexer 7, the control inputs of multiplexer 7 are connected respectively to the other GPIO outputs of the microcontroller 3, the terminals of the second and third UART interfaces of the microcontroller 3 are connected respectively to the terminals of the RS485 interface transceiver and RS232 interface level converter, other outputs of which, and CAN interface outputs , Ethernet and USB of the microcontroller 3 are the outputs of the device, the output of the voltage stabilizer 6 is connected to the power inputs of the integrated microcontroller 2, microcontroller 3, transceiver 4 of the RS485 interface, etc. the leveling device 5 of the RS232 and multiplexer 7, the input of the voltage stabilizer 6 is the power input of the device.

Полнофункциональное устройство для беспроводной сети передачи данных стандарта Zigbee также дополнительно содержит (фиг.3) выпрямитель 8, предназначенный для питания устройства от сети переменного тока, зарядное устройство 9 и аккумулятор 10, а также модем 11 PLC, для передачи данных по силовым линиям сети переменного тока,, снабженный интерфейсом I2C, выводом PL и входом питания, причем, выводы интерфейса I2C модема 11 PLC подключены к выводам I2C микроконтроллера 3, вывод PL модема 11 PLC соединен с входом выпрямителя 8, а вход питания - с выходом стабилизатора 6 напряжения. Устройство также содержит модем 12 GSM, снабженный интерфейсом UART и входом питания, выводы интерфейса UART, которого подключены соответственно к выводам четвертого интерфейса UART микроконтроллера 3, а вход питания - к выходу стабилизатора 6 напряжения. Дополнительно устройство содержит приемник 13 GPS/ГЛОНАСС, снабженный интерфейсом UART и входом питания, при этом выводы интерфейса UART приемника 13 GPS/ГЛОНАСС подключены соответственно к выводам второго интерфейса UART встроенного микроконтроллера 2, а вход питания - к выходу стабилизатора 6 напряжения.A full-featured device for a Zigbee standard wireless data network also additionally contains (Fig. 3) a rectifier 8 for supplying the device with AC power, a charger 9 and a battery 10, as well as a PLC modem 11, for transmitting data over AC power lines current, equipped with an I2C interface, a PL terminal and a power input, moreover, the I2C interface pins of the 11 PLC are connected to the I2C terminals of the microcontroller 3, the PL terminal of the PLC modem 11 is connected to the input of the rectifier 8, and the power input to the output of the stabilizer a 6 voltage. The device also contains a GSM modem 12 equipped with a UART interface and a power input, the terminals of the UART interface, which are connected respectively to the terminals of the fourth UART interface of the microcontroller 3, and the power input to the output of the voltage regulator 6. Additionally, the device includes a GPS / GLONASS receiver 13 equipped with a UART interface and a power input, while the UART interface of the GPS / GLONASS receiver 13 is connected respectively to the terminals of the second UART interface of the built-in microcontroller 2, and the power input is connected to the output of the voltage stabilizer 6.

Полнофункциональное устройство для беспроводной сети передачи данных стандарта Zigbee работает следующим образом.A fully functional device for a wireless data network standard Zigbee works as follows.

В обычном режиме работы, в зависимости от запрограммированной конфигурации устройства, встроенный микроконтроллер 2 осуществляет функции работы полнофункционального устройства сети ZigBee и функцию чтения навигационной информации с приемника 13, при этом он так же реализует обмен информацией с микроконтроллером 3. Микроконтроллер 3, в зависимости от запрограммированной конфигурации устройства, реализует протоколы обмена по интерфейсам CAN, RS485 - через трансивер 4, RS232 - через преобразователь 5 уровня, по силовым линиям электропитания - через модем 11 PLC, с внешними устройствами, реализует протоколы обмена с сетями общего пользования Ethernet и GSM - через модем 12, протокол обмена с внешним компьютером через интерфейс USB.In normal operation, depending on the programmed configuration of the device, the built-in microcontroller 2 performs the functions of a fully functional ZigBee network device and the function of reading navigation information from the receiver 13, while it also implements information exchange with the microcontroller 3. Microcontroller 3, depending on the programmed device configuration, implements communication protocols over CAN interfaces, RS485 - through a transceiver 4, RS232 - through a level 5 converter, through power supply lines - through my Dem 11 PLC, with external devices, implements communication protocols with public networks Ethernet and GSM - through modem 12, the communication protocol with an external computer via USB.

В режиме программирования к интерфейсу USB микроконтроллера 3 подключается внешний хост-компьютер, вход RESET встроенного микроконтроллера 2 устанавливается в лог. 0 сигналом на выходе GPIO микроконтроллера 3, после чего встроенный микроконтроллер 2 устанавливается в режим программирования и его системная программа может быть модифицирована с хост-компьютера через микроконтроллер 3. Системная программа микроконтроллера 3 не подлежит модификации пользователем. Конфигурирование микроконтроллера 3 производится путем запоминания полученной от хост-компьютера конфигурационной информации.In programming mode, an external host computer is connected to the USB interface of the microcontroller 3, the RESET input of the built-in microcontroller 2 is set to the log. 0 signal at the GPIO output of microcontroller 3, after which the built-in microcontroller 2 is set to programming mode and its system program can be modified from the host computer via microcontroller 3. The system program of microcontroller 3 cannot be modified by the user. The microcontroller 3 is configured by storing the configuration information received from the host computer.

Предлагаемая полезная модель может быть запрограммирована пользователем на выполнение следующих функций:The proposed utility model can be programmed by the user to perform the following functions:

- сбор, накопление, усреднение данных с единичных приборов с интерфейсом RS232 или с групп первичных приборов учета, объединенных интерфейсами нижнего уровня CAN или RS485, с приборов, имеющих аналоговый и числоимпульсный интерфейс, и выдачу обобщенных данных в сеть ZigBee или Ethernet;- collection, accumulation, averaging of data from single devices with an RS232 interface or from groups of primary metering devices connected by CAN or RS485 low-level interfaces, from devices having an analog and pulse-frequency interface, and issuing generalized data to a ZigBee or Ethernet network;

- вычисление параметров потребления тепла по косвенным данным (температуры и расхода);- calculation of heat consumption parameters according to indirect data (temperature and flow rate);

- обмен управляющей и телеметрической информацией между подключенными группами датчиков или исполнительных устройств и терминалами верхнего уровня по беспроводным сетям ZigBee и GSM, проводной Ethernet или по комбинации сетей;- exchange of control and telemetry information between connected groups of sensors or actuators and top-level terminals via ZigBee and GSM wireless networks, wired Ethernet, or a combination of networks;

- работа в качестве шлюза между сетями ZigBee, Ethernet, GSM;- Work as a gateway between ZigBee, Ethernet, GSM networks;

- работа в качестве трекера на подвижном объекте.- work as a tracker on a moving object.

Полезная модель промышленно применима, поскольку для ее создания могут быть использованы компоненты, выпускаемые серийно, и известные технологии проектирования и производства. Так, например, в качестве микроконтроллера 3 может служить микроконтроллер фирмы NXP LPC2387, (www.nxp.com/documents/data sheet/lpc2387.pdf), в качестве трансивера интерфейса RS485 - микросхема ADM2482, Analog Devices, в качестве преобразователя уровня интерфейса RS232 - микросхема ADM3222, Analog Devices, в качестве мультиплексора - микросхема ADG709, Analog Devices, в качестве стабилизатора напряжения - микросхема TPS5430, Texas Instruments, с соответствующими реактивными компонентами. В качестве зарядного устройства может быть использована микросхема BQ24040, Texas Instruments. В устройстве может быть применен литий-полимерный аккумулятор соответствующей емкости. Функция модема PLC с успехом может быть выполнена схемой на основе микросхем серии MS16/6S, Renesas Technology. В качестве модема GSM может применяться модуль SIM300DZ, SIM Technology, а в качестве приемника GPS/ГЛОНАСС-модуль СН4706 российской фирмы «Навис».The utility model is industrially applicable, since components produced in series and well-known design and production technologies can be used to create it. So, for example, NXP LPC2387 microcontroller, (www.nxp.com/documents/data sheet / lpc2387.pdf) can serve as microcontroller 3, ADM2482 chip, Analog Devices, as a RS232 interface level converter, as an RS485 interface transceiver - ADM3222 chip, Analog Devices, as a multiplexer - ADG709 chip, Analog Devices, as a voltage stabilizer - TPS5430 chip, Texas Instruments, with the corresponding reactive components. As a charger, a BQ24040 chip, Texas Instruments, can be used. A lithium polymer battery of appropriate capacity may be used in the device. The function of the PLC modem can be successfully performed by a circuit based on microchips of the MS16 / 6S series, Renesas Technology. The SIM300DZ module, SIM Technology can be used as a GSM modem, and the CH4706 module of the Russian company Navis as a GPS / GLONASS receiver.

Claims

1. Полнофункциональное устройство для беспроводной сети передачи данных стандарта Zigbee, содержащее антенну, соединенную с встроенным микроконтроллером, содержащим в своем составе радиоприемопередатчик, первый и второй интерфейсы UART и DEBUG интерфейс, снабженный соответственно входами RESET и DC и выводом DD, отличающееся тем, что в него введены микроконтроллер, снабженный выходами GPIO и содержащий соответственно интерфейсы Ethernet, CAN, USB и I2C, первый, второй, третий и четвертый интерфейсы UART и интерфейс SPI, снабженный выходами MOSI и SCK и входом MISO, а также введены трансивер интерфейса RS485, преобразователь уровня интерфейса RS232, стабилизатор напряжения и мультиплексор, снабженный входами управления, входом питания, входом S1A, выходом S2A и выводом DA, при этом выводы первого интерфейса UART встроенного микроконтроллера подключены соответственно к выводам первого интерфейса UART микроконтроллера, один из выходов GPIO микроконтроллера и выход SCK интерфейса SPI подключены соответственно к входам RESET и DC DEBUG интерфейса, выход MOSI и вход MISO интерфейса SPI подключены соответственно к входу S1A и выходу S2A мультиплексора, а вывод DD DEBUG интерфейса - к выводу DA мультиплексора, входы управления мультиплексора подключены соответственно к другим выходам GPIO микроконтроллера, выводы второго и третьего интерфейсов UART микроконтроллера подключены соответственно к выводам трансивера интерфейса RS485 и преобразователя уровня интерфейса RS232, другие выводы которых и выводы интерфейсов CAN, Ethernet и USB микроконтроллера являются выводами устройства, выход стабилизатора напряжения подключен к входам питания встроенного микроконтроллера, микроконтроллера, трансивера интерфейса RS485, преобразователя уровня интерфейса RS232 и мультиплексора, вход стабилизатора напряжения является входом питания устройства.1. A fully functional device for a Zigbee standard wireless data network, comprising an antenna connected to an integrated microcontroller containing a radio transmitter, first and second UART and DEBUG interfaces, respectively equipped with RESET and DC inputs and DD output, characterized in that it introduced a microcontroller equipped with GPIO outputs and containing Ethernet, CAN, USB and I2C interfaces, first, second, third and fourth UART interfaces and an SPI interface equipped with MOSI and SCK outputs and a MISO input, as well as the RS485 interface transceiver, RS232 interface level converter, voltage regulator and multiplexer equipped with control inputs, power input, S1A input, S2A output and DA output are introduced; the pins of the first UART interface of the integrated microcontroller are connected respectively to the pins of the first UART interface of the microcontroller, one from the GPIO outputs of the microcontroller and the SCI output of the SPI interface are connected respectively to the RESET and DC inputs of the DEBUG interface, the MOSI output and the MISO input of the SPI interface are connected respectively to the S1A input and S2A output of the mul the multiplexer, and the DD DEBUG interface pin to the DA multiplexer pin, the multiplexer control inputs are connected respectively to the other GPIO outputs of the microcontroller, the terminals of the second and third UART interfaces of the microcontroller are connected respectively to the terminals of the RS485 interface transceiver and RS232 interface level converter, the other conclusions of which and the interface outputs CAN, Ethernet and USB of the microcontroller are the outputs of the device, the output of the voltage regulator is connected to the power inputs of the built-in microcontroller, microcontroller, trans EPA interface RS485, RS232 interface level converter and a multiplexer, a voltage regulator input is the input of the device.

2. Полнофункциональное устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введены выпрямитель, предназначенный для питания от сети переменного тока, зарядное устройство и аккумулятор, при этом выход выпрямителя через зарядное устройство соединен с входом стабилизатора напряжения и аккумулятором.2. The fully functional device according to claim 1, characterized in that a rectifier is used for supplying power from the AC mains, a charger and a battery, while the output of the rectifier through a charger is connected to the input of a voltage regulator and a battery.

3. Полнофункциональное устройство по п.2, отличающееся тем, что в него введен модем PLC для передачи данных по силовым линиям сети переменного тока, снабженный интерфейсом I2C, выводом PL и входом питания, при этом выводы интерфейса I2C модема PLC подключены соответственно к выводам интерфейса I2C микроконтроллера, вывод PL модема PLC соединен с входом выпрямителя, а вход питания - с выходом стабилизатора напряжения.3. The fully functional device according to claim 2, characterized in that a PLC modem is inserted into it for data transmission on AC power lines, equipped with an I2C interface, a PL terminal and a power input, while the PLC modem I2C interface terminals are connected respectively to the interface terminals The microcontroller I2C, the PLC output of the PLC modem is connected to the input of the rectifier, and the power input is connected to the output of the voltage regulator.

4. Полнофункциональное устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен модем GSM, снабженный интерфейсом UART и входом питания, выводы интерфейса UART подключены соответственно к выводам четвертого интерфейса UART микроконтроллера, а вход питания - к выходу стабилизатора напряжения.4. The fully functional device according to claim 1, characterized in that a GSM modem is introduced in it, equipped with a UART interface and a power input, the terminals of the UART interface are connected respectively to the terminals of the fourth UART interface of the microcontroller, and the power input is connected to the output of the voltage regulator.

5. Полнофункциональное устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен приемник GPS/ГЛОНАСС, снабженный интерфейсом UART и входом питания, при этом выводы интерфейса UART приемника GPS/ГЛОНАСС подключены соответственно к выводам второго UART встроенного микроконтроллера, а вход питания - к выходу стабилизатора напряжения.

5. The fully functional device according to claim 1, characterized in that a GPS / GLONASS receiver is introduced into it, equipped with a UART interface and a power input, while the terminals of the UART of the GPS / GLONASS receiver are connected respectively to the terminals of the second UART of the integrated microcontroller, and the power input is to the output of the voltage regulator.