基于WIA-PA的工業(yè)無線手持設(shè)備的設(shè)計和綜合實現(xiàn)

1、基于WIA-PA的工業(yè)無線手持設(shè)備的設(shè)計和綜合實現(xiàn)1WIA-PA手持設(shè)備的總體方案設(shè)計WIA-PA手持設(shè)備的入網(wǎng)方案的確定WIA-PA手持設(shè)備的硬件設(shè)計與軟件設(shè)計WIA-PA手持設(shè)備的測試1 研究背景2 我的工作3 總結(jié)與展望主要內(nèi)容21 研究背景WIA-PA網(wǎng)絡(luò)(1/1)星型拓撲結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)星型和網(wǎng)狀結(jié)合的拓撲結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)WIA-PA已成為正式的IEC國際標準，現(xiàn)已進入實驗應(yīng)用階段。3151 研究背景WIA-PA手持設(shè)備(1/1)在WIA-PA網(wǎng)絡(luò)中， 手持設(shè)備可隨機接入任何一個現(xiàn)有的簇單元，并與該簇的成員設(shè)備進行點對點通信。狀態(tài)監(jiān)視參數(shù)配置固件更新分發(fā)密鑰組態(tài)手持設(shè)備415 面臨的

2、問題問題一： WIA-PA手持設(shè)備的軟硬件設(shè)計與實現(xiàn)方法問題二：WIA-PA手持設(shè)備如何接入WIA-PA網(wǎng)絡(luò)問題三：如何提高WIA-PA手持設(shè)備的接入成功率 課題來源國家科技重大專項面向工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議WIA-PA的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備研發(fā)1 研究背景問題及課題來源(1/1)5WIA-PA手持設(shè)備的總體方案設(shè)計672.1 WIA-PA手持設(shè)備的總體方案設(shè)計需求分析(1/1)隨機接入功能在入網(wǎng)過程中隨機接入任何一個現(xiàn)有的簇單元點對點通信功能 在任意時刻只能和一個設(shè)備通信顯示和輸入功能 顯示設(shè)備信息，輸入控制命令數(shù)據(jù)保存功能 用于保存重要數(shù)據(jù)82.1 WIA-PA手持設(shè)備的總體方案設(shè)計總體方案(1/1)WIA

3、-PA協(xié)議棧存儲數(shù)據(jù)顯示功能輸入功能WIA-PA手持設(shè)備的入網(wǎng)方案9入網(wǎng)成功監(jiān)聽信標幀時間同步加入請求轉(zhuǎn)發(fā)加入請求安全驗證加入響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)加入響應(yīng)2.2 WIA-PA手持設(shè)備的入網(wǎng)方案入網(wǎng)過程(1/1)10Zidoff-Chu序列前導序列和退避算法u-ZC序列的根指數(shù)， - ZC序列的長度簡單、高效如何提高接入成功率？隨機接入技術(shù)高自相關(guān)特性低互相關(guān)特性較低的峰均比特性二進制指數(shù)退避算法(BEB)2.2 WIA-PA手持設(shè)備的入網(wǎng)方案隨機接入(1/1)11WIA-PA手持設(shè)備的硬件設(shè)計12低功耗主控模塊OLED顯示模塊鍵盤模塊無線模塊USB模塊指示燈報警電路電源管理模塊充電電路穩(wěn)壓電路電量計量電路

4、FSMCI/O串口1串口2I/OI/O2.3 WIA-PA手持設(shè)備的硬件設(shè)計方案設(shè)計(1/1)131.電源管理模塊充電電路穩(wěn)壓電路電量計量功耗低效率高功耗低精度高功耗低2.3 WIA-PA手持設(shè)備的硬件設(shè)計原理圖設(shè)計 (1/6)14電源開關(guān)功耗低2.3 WIA-PA手持設(shè)備硬件設(shè)計原理圖設(shè)計 (2/6)2.主控模塊復位電路時鐘電路調(diào)試接口電源處理電路啟動模式選擇低功耗主控芯片152.3 WIA-PA手持設(shè)備硬件設(shè)計原理圖設(shè)計 (3/6)3.無線模塊UZ2420外部接口控制單元16全球第一款物聯(lián)網(wǎng)芯片SPI4.顯示模塊AR_VDD=(R1/R2)+1*1.213AR_VSS=-(R4/R3)+1

5、*1.213功耗低精度高2.3 WIA-PA手持設(shè)備硬件設(shè)計原理圖設(shè)計 (4/6)17S3S4S2S1S11S12S10S9S18S19S17S16S25S26S24S23S22S29S15S7R310KR410KR510KR610KESCSCANEnter向上OK向右掛機向下3F145789F3R710KS5S13S20S27R810KS6S14S21S28S8撥號向左126F2ALPHACTRLR11KR21KR111KR121KR141KR151KR161KR181KR191KR201KGNDR131KGNDLEDONR910KR1010K*0#F4FUNCR1710KS30VCC3.3

6、VLEDONVCC3.3Vrow1row2row3row4col1col2col3col4col5col6col7col8WKUPVCC3.3VWKUP1VCC3.3VQ19013D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10123456789101112131415161718P1PFC18-0.5C10.1uFC20.1uFGNDcol1col2col3col4col5col6col7col8row1row2row3row4GNDVCC3.3VS31VCC3.3VS32GNDVCC3.3VR2210KS33GNDVCC3.3VR2310KS34GNDVCC3.3VR2410KWKUP2PA1P

7、A11PA12WKUP2+-左2矩陣鍵盤獨立鍵盤背光LED燈2.3 WIA-PA手持設(shè)備硬件設(shè)計原理圖設(shè)計 (5/6)5.鍵盤模塊18USB模塊電源處理指示燈和報警電路2.3 WIA-PA手持設(shè)備硬件設(shè)計原理圖設(shè)計 (6/6)6.其他模塊192.3 WIA-PA手持設(shè)備的硬件設(shè)計PCB和實物圖(1/1)主控模塊USB模塊電源管理模塊無線模塊OLED模塊鍵盤模塊20WIA-PA手持設(shè)備的軟件設(shè)計212.4 WIA-PA手持設(shè)備的軟件設(shè)計方案設(shè)計 (1/1)底層驅(qū)動：驅(qū)動底層硬件應(yīng)用程序:實現(xiàn)各種控制功能222.4 WIA-PA手持設(shè)備的軟件設(shè)計主程序 (1/1)232.4 WIA-PA手持設(shè)備的

8、軟件設(shè)計 隨機接入功能(1/1)為提高處理速度，采用ZC序列生成的加入請求前導序列被存儲于EEPROM二進制指數(shù)退避算法242.4 WIA-PA手持設(shè)備的軟件設(shè)計 點對點通信功能(1/1)監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài)25配置設(shè)備參數(shù)WIA-PA手持設(shè)備的測試262.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試方案設(shè)計（1/1）27GB/T 18220-2012信息技術(shù) 手持式信息處理設(shè)備通用規(guī)范2.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試電源測試（1/1）電源電壓標稱值(V)允許的直流電壓(V)允許的紋波(mV)最小值最大值最小值最大值+3.3+3.135+3.465165+4.6+4.37+4.8392-4.4-4.62-4.

9、1888各電源電壓的要求28電源精度高、紋波小，滿足設(shè)計要求2.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試基本功能測試（1/2）1.無線通信功能測試29可靠通信距離：60m2.功耗測試設(shè)備編號工作模式輸出電壓(V)輸出電流(mA)輸出功耗(mW)設(shè)備1運行狀態(tài)3.5102.4358.40待機狀態(tài)2.910.15關(guān)機狀態(tài)0.010.04設(shè)備2運行狀態(tài)3.894.3358.34待機狀態(tài)3.011.40關(guān)機狀態(tài)0.010.042.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試基本功能測試（2/2）各模塊的靜態(tài)電流組成負載開關(guān)的漏電流功耗低301.測試平臺2.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試應(yīng)用功能測試（1/3）312.隨機接入功

10、能(1) 用戶登錄(2) 功能選擇(3) 申請入網(wǎng)(4) 入網(wǎng)成功2.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試應(yīng)用功能測試（2/3）323.監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài)和配置設(shè)備參數(shù)(1) 設(shè)備運行狀態(tài)2.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試應(yīng)用功能測試（3/3）(2) 配置設(shè)備參數(shù)331.高低溫測試溫度工作0+40儲存運輸-20+55相對濕度工作40%90%儲存運輸20%90%(40)GB/T 18220-2012信息技術(shù) 手持式信息處理設(shè)備通用規(guī)范2.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試性能測試（1/3）溫度()相對濕度(%)設(shè)備是否上電工作手持設(shè)備是否正常+6030是正常90正常-200是正常0正常+6510否正常90正

11、常-250否正常0正常 工作的溫度()：-20+60 儲存運輸?shù)臏囟?)：-25+65 工作的相對濕度(%): 3090儲存運輸?shù)南鄬穸?%) : 109034滿足規(guī)范要求2.射頻電磁場輻射抗擾度測試水平極化垂直極化試驗等級試驗場強(V/m)手持設(shè)備是否正常工作11V/m正常23V/m正常310V/m正常手持設(shè)備的射頻電磁場輻射抗擾度能夠達到的嚴酷等級為3級，能夠在典型的工業(yè)環(huán)境中使用2.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試性能測試（2/3）35等級電壓(KV)方向手持設(shè)備是否正常工作1級2正極正常負極正常2級6正極正常負極正常3級8正極正常負極正常3.靜電放電抗擾度測試等級電壓(KV)方向手持設(shè)備是否正常工作1級2正極正常負極正常2級4正極正常負極正常3級6正極正常負極正常接觸放電2.5 WIA-PA手持設(shè)備的測試性能測試（3/3）手持設(shè)備的靜電放電抗擾度測試能夠達到的嚴酷等級為3級，能夠在典型的工業(yè)環(huán)境中使用空氣