一種可見光通訊系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可見光通訊系統(tǒng)，其包括：嵌入式Linux平臺、信號編碼模塊、跨導放大模塊、三態(tài)緩沖模塊、使能切換模塊、信號放大模塊、模數(shù)轉換模塊、信號解碼模塊和LED模塊，LED模塊包括一LED燈，其中：信號編碼模塊連接在嵌入式Linux平臺與跨導放大模塊之間；使能切換模塊與三態(tài)緩沖模塊連接，用于控制三態(tài)緩沖模塊在發(fā)送模式和接收模式之間切換；LED模塊與三態(tài)緩沖模塊連接，LED模塊根據接收到的三態(tài)緩沖模塊發(fā)送的數(shù)據控制LED燈以設定頻率進行閃爍；信號放大模塊連接在三態(tài)緩沖模塊與模數(shù)轉換模塊之間；信號解碼模塊與模數(shù)轉換模塊及嵌入式Linux平臺連接；嵌入式Linux平臺包括應用層、傳輸層、網絡層、數(shù)據鏈路層和物理層。
【專利說明】
一種可見光通訊系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及可見光通訊技術領域，具體而言，涉及一種可見光通訊系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，無線電信號傳輸設備存在效率不高、輻射較大等問題，例如手機，全球數(shù)百萬個基站幫助其增強信號，但大部分能量卻消耗在冷卻上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的燈泡卻取之不盡，尤其在國內，LED光源正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈中增加一個微芯片，便可讓燈泡變成無線網絡發(fā)射器?？梢姽馔ㄐ啪邆漕l譜不需申請、可利用照明光源產生信號、無電磁輻射、保密性好的特點，主要可以應用在WiFi熱點覆蓋、室內定位導航、智能交通、保密通信、深空通信等方面。
[0003]雖然可見光通訊是當下的一個研究熱點，但是，目前仍未有一個基于嵌入式Linux平臺的可見光通訊系統(tǒng)，因此，這一技術是當前市場的一個空白。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種可見光通訊系統(tǒng)，將LED燈接入該可見光通訊系統(tǒng)即可使終端設備尚速上網。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種可見光通訊系統(tǒng)，其包括:嵌入式Linux平臺、信號編碼模塊、跨導放大模塊、三態(tài)緩沖模塊、使能切換模塊、信號放大模塊、模數(shù)轉換模塊、信號解碼模塊和LED模塊，所述LED模塊包括一LED燈，其中:
[0006]所述信號編碼模塊連接在所述嵌入式Linux平臺與所述跨導放大模塊之間，用于接收所述嵌入式Linux平臺發(fā)送的信號并對其進行編碼；
[0007]所述跨導放大模塊用于接收所述信號編碼模塊編碼后的信號并對其進行放大；
[0008]所述使能切換模塊與所述三態(tài)緩沖模塊連接，用于控制所述三態(tài)緩沖模塊在發(fā)送模式和接收模式之間切換，當所述三態(tài)緩沖模塊為發(fā)送模式時，信號僅能由所述三態(tài)緩沖模塊發(fā)送至所述LED模塊，當所述三態(tài)緩沖模塊為接收模式時，信號僅能由所述LED模塊發(fā)送至所述三態(tài)緩沖模塊；
[0009]所述LED模塊與所述三態(tài)緩沖模塊連接，所述LED模塊根據接收到的所述三態(tài)緩沖模塊發(fā)送的數(shù)據控制所述LED燈以設定頻率進行閃爍，所述LED燈亮和滅分別代表數(shù)字I和0，所述LED模塊兩端的電壓信號進一步發(fā)送至所述三態(tài)緩沖模塊；
[0010]所述信號放大模塊連接在所述三態(tài)緩沖模塊與所述模數(shù)轉換模塊之間，所述三態(tài)緩沖模塊將所述LED模塊兩端的電壓信號發(fā)送至所述信號放大模塊，所述信號放大模塊對所述LED模塊兩端的電壓信號進行放大，所述模數(shù)轉換模塊將放大后的所述LED模塊兩端的電壓信號轉換為數(shù)字信號；
[0011]所述信號解碼模塊與所述模數(shù)轉換模塊及嵌入式Linux平臺連接；
[0012]所述嵌入式Linux平臺包括應用層、傳輸層、網絡層、數(shù)據鏈路層和物理層，其中，所述數(shù)據鏈路層的幀結構如下:3字節(jié)同步碼、I字節(jié)引導碼、I字節(jié)數(shù)據長度、2字節(jié)目的地址、2字節(jié)源地址、2字節(jié)傳輸協(xié)議、256字節(jié)負載數(shù)據和2字節(jié)校驗位。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，所述信號編碼模塊通過GP1引腳與所述跨導放大模塊連接。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，所述信號解碼模塊通過SPI接口與所述模數(shù)轉換模塊連接。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，所述跨導放大模塊為2N3904。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，所述三態(tài)緩沖模塊為74HCT244N。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，所述信號放大模塊為LM358N。
[0018]在本發(fā)明的一實施例中，所述模數(shù)轉換模塊為MCP3008。
[0019]本發(fā)明提供的可見光通訊系統(tǒng)無需WiFi信號，點亮一盞LED燈即可高速上網，且具有網速快、成本低、光路徑短、網絡信號穩(wěn)定、容易配置及擴展等優(yōu)點，與射頻通信相比，本發(fā)明不會對人體造成任何輻射危害，且不存在射頻通信中的頻譜緊縮問題，具有很大的應用及開發(fā)前景。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明提供的可見光通訊系統(tǒng)的結構示意圖；
[0022]圖2為嵌入式Linux平臺的五層結構示意圖；
[0023]圖3為數(shù)據鏈路層的幀結構示意圖；
[0024]圖4為嵌入式Linux平臺中的網卡驅動代碼。
[0025]附圖標記說明:1_嵌入式Linux平臺；2-信號編碼模塊;3-跨導放大模塊;4-三態(tài)緩沖模塊;5-使能切換模塊;6-信號放大模塊;7-模數(shù)轉換模塊;8-信號解碼模塊;9-LED模塊；91-LED 燈。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0027]圖1為本發(fā)明提供的可見光通訊系統(tǒng)的結構示意圖，圖1中的實線表示信號發(fā)送方向，虛線表示信號接收方向，如圖所示，本發(fā)明提供的可見光通訊系統(tǒng)包括:嵌入式Linux平臺1、信號編碼模塊2、跨導放大模塊3、三態(tài)緩沖模塊4、使能切換模塊5、信號放大模塊6、模數(shù)轉換模塊7、信號解碼模塊8和LED模塊9，LED模塊包括一LED燈91，其中:
[0028]嵌入式Linux平臺I提供了一個基本的物理層以及數(shù)據鏈路層程序，并且可用標準的網絡診斷工具進行調試等操作，可以很容易地擴展和配置。
[0029]信號編碼模塊2連接在嵌入式Linux平臺I與跨導放大模塊3之間，用于接收嵌入式Linux平臺I發(fā)送的信號并對其進行編碼;信號編碼模塊2可通過GP1引腳與跨導放大模塊3連接。
[0030]跨導放大模塊3用于接收信號編碼模塊2編碼后的信號并對其進行放大;跨導放大模塊3可以采用2N3904實現(xiàn)。
[0031]使能切換模塊5與三態(tài)緩沖模塊4連接，用于控制三態(tài)緩沖模塊4在發(fā)送模式和接收模式之間切換，三態(tài)緩沖模塊4可以采用74HCT244N實現(xiàn)。當三態(tài)緩沖模塊4為發(fā)送模式時，信號僅能由三態(tài)緩沖模塊4發(fā)送至LED模塊9，當三態(tài)緩沖模塊4為接收模式時，信號僅能由LED模塊9發(fā)送至三態(tài)緩沖模塊4;
[0032]LED模塊9與三態(tài)緩沖模塊4連接，LED模塊9根據接收到的三態(tài)緩沖模塊4發(fā)送的數(shù)據控制LED燈91以設定頻率進行閃爍，LED燈91亮和滅分別代表數(shù)字I和O，LED模塊9兩端的電壓信號進一步發(fā)送至三態(tài)緩沖模塊4;
[0033]信號放大模塊6連接在三態(tài)緩沖模塊4與模數(shù)轉換模塊7之間，信號放大模塊6可以采用LM358N實現(xiàn)，模數(shù)轉換模塊7可以采用MCP3008實現(xiàn)。三態(tài)緩沖模塊4將LED模塊9兩端的電壓信號發(fā)送至信號放大模塊6，信號放大模塊6對LED模塊9兩端的電壓信號進行放大，模數(shù)轉換模塊7將放大后的LED模塊9兩端的電壓信號轉換為數(shù)字信號；
[0034]信號解碼模塊8與模數(shù)轉換模塊7及嵌入式Linux平臺I連接;信號解碼模塊8可以通過SPI接口與模數(shù)轉換模塊7連接。
[0035]圖2為嵌入式Linux平臺的五層結構示意圖，圖3為數(shù)據鏈路層的幀結構示意圖，如圖所示，嵌入式Linux平臺包括應用層、傳輸層、網絡層、數(shù)據鏈路層和物理層，其中，應用層屬于Linux系統(tǒng)的用戶空間，傳輸層、網絡層、數(shù)據鏈路層和物理層屬于Linux系統(tǒng)的內核空間，數(shù)據鏈路層的幀結構如下:3字節(jié)同步碼、I字節(jié)引導碼、I字節(jié)數(shù)據長度、2字節(jié)目的地址、2字節(jié)源地址、2字節(jié)傳輸協(xié)議、256字節(jié)負載數(shù)據和2字節(jié)校驗位。
[0036]圖4為嵌入式Linux平臺中的網卡驅動代碼，這個驅動就是包括MAC層在內的代碼，這個網卡的IP是可以指定的，通過“ifconfig vlcO 19.168.0.2”即可設置，這也證明了VLC真正作為網卡存在的。
[0037]在Iinux系統(tǒng)中，輸入命令ifconfig,得到如下的信息
[0038]ethO Link encap:以太網硬件地址90:59: AF: 57:69: 4D
[0039]UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU: 1500躍點數(shù):I
[0040]接收數(shù)據包:O錯誤:O丟棄:O過載:O幀數(shù):O[0041 ]發(fā)送數(shù)據包:O錯誤:O丟棄:O過載:O載波:O
[0042]碰撞:O發(fā)送隊列長度:1000
[0043]接收字節(jié):0(0.0B)發(fā)送字節(jié):0(0.0B)
[0044]中斷:56
[0045]1 Link encap:本地環(huán)回
[0046]inet地址:127.0.0.1掩碼:255.0.0.0
[0047]inet6地址:::l/128Scope:Host
[0048]UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536躍點數(shù):I
[0049]接收數(shù)據包:12錯誤:O丟棄:O過載:O幀數(shù):O
[0050]發(fā)送數(shù)據包:12錯誤:O丟棄:O過載:O載波:O[0051 ] 碰撞:0發(fā)送隊列長度:0
[0052]接收字節(jié):840(840.0B)發(fā)送字節(jié):840(840.0B)
[0053]VLCO Link encap:沒有指定網卡的類型硬件地址00-01
[0054]inet地址:192.168.0.1掩碼:255.255.255.0
[0055]UP LOOPBACK RUNNING MTU:255躍點數(shù):1
[0056]接收數(shù)據包:8錯誤:O丟棄:O過載:O幀數(shù):O
[0057]發(fā)送數(shù)據包:8錯誤:O丟棄:O過載:O載波:O
[0058]碰撞:O發(fā)送隊列長度:100
[0059]接收字節(jié):352(352.0B)發(fā)送字節(jié):352(352.0B)
[0060]例如IP是192.168.0.1掩碼是255.255.255.0，這個IP可以配置的。
[0061]本發(fā)明實現(xiàn)了將網絡信號接入一盞LED燈，燈光下的多臺電腦即可上網，最高速率可達3.25G，平均上網速率達到150M。
[0062]本發(fā)明提供的可見光通訊系統(tǒng)無需WiFi信號，點亮一盞LED燈即可高速上網，且具有網速快、成本低、光路徑短、網絡信號穩(wěn)定、容易配置及擴展等優(yōu)點，與射頻通信相比，本發(fā)明不會對人體造成任何輻射危害，且不存在射頻通信中的頻譜緊縮問題，具有很大的應用及開發(fā)前景。
[0063]本領域普通技術人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。
[0064]本領域普通技術人員可以理解:實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布于實施例的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。
[0065]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種可見光通訊系統(tǒng)，其特征在于，包括:嵌入式Linux平臺、信號編碼模塊、跨導放大模塊、三態(tài)緩沖模塊、使能切換模塊、信號放大模塊、模數(shù)轉換模塊、信號解碼模塊和LED模塊，所述LED模塊包括一LED燈，其中: 所述信號編碼模塊連接在所述嵌入式Linux平臺與所述跨導放大模塊之間，用于接收所述嵌入式Linux平臺發(fā)送的信號并對其進行編碼； 所述跨導放大模塊用于接收所述信號編碼模塊編碼后的信號并對其進行放大； 所述使能切換模塊與所述三態(tài)緩沖模塊連接，用于控制所述三態(tài)緩沖模塊在發(fā)送模式和接收模式之間切換，當所述三態(tài)緩沖模塊為發(fā)送模式時，信號僅能由所述三態(tài)緩沖模塊發(fā)送至所述LED模塊，當所述三態(tài)緩沖模塊為接收模式時，信號僅能由所述LED模塊發(fā)送至所述三態(tài)緩沖模塊； 所述LED模塊與所述三態(tài)緩沖模塊連接，所述LED模塊根據接收到的所述三態(tài)緩沖模塊發(fā)送的數(shù)據控制所述LED燈以設定頻率進行閃爍，所述LED燈亮和滅分別代表數(shù)字I和O，所述LED模塊兩端的電壓信號進一步發(fā)送至所述三態(tài)緩沖模塊； 所述信號放大模塊連接在所述三態(tài)緩沖模塊與所述模數(shù)轉換模塊之間，所述三態(tài)緩沖模塊將所述LED模塊兩端的電壓信號發(fā)送至所述信號放大模塊，所述信號放大模塊對所述LED模塊兩端的電壓信號進行放大，所述模數(shù)轉換模塊將放大后的所述LED模塊兩端的電壓信號轉換為數(shù)字信號； 所述信號解碼模塊與所述模數(shù)轉換模塊及嵌入式Linux平臺連接； 所述嵌入式Linux平臺包括應用層、傳輸層、網絡層、數(shù)據鏈路層和物理層，其中，所述數(shù)據鏈路層的幀結構如下:3字節(jié)同步碼、I字節(jié)引導碼、I字節(jié)數(shù)據長度、2字節(jié)目的地址、2字節(jié)源地址、2字節(jié)傳輸協(xié)議、256字節(jié)負載數(shù)據和2字節(jié)校驗位。2.根據權利要求1所述的可見光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述信號編碼模塊通過GP1引腳與所述跨導放大模塊連接。3.根據權利要求1所述的可見光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述信號解碼模塊通過SPI接口與所述模數(shù)轉換模塊連接。4.根據權利要求1所述的可見光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述跨導放大模塊為2N3904。5.根據權利要求1所述的可見光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述三態(tài)緩沖模塊為74HCT244N。6.根據權利要求1所述的可見光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述信號放大模塊為LM358N。7.根據權利要求1所述的可見光通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉換模塊為MCP3008。
【文檔編號】H04B10/116GK105827313SQ201610307776
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】車翼飛, 許洪軍, 王巍, 徐偉, 鄢長卿, 張曉峰, 解朦, 孫冠男, 王劍
【申請人】黑龍江農業(yè)工程職業(yè)學院