帶穩(wěn)定照明功能的rs232與vlc通信協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種帶穩(wěn)定照明功能的RS232與VLC通信協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]RS232是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA(Electronic Industry Associat1n)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)，是個人計(jì)算機(jī)上的一種常用的通訊接口，很多微控制器、無線通信模塊、嵌入式設(shè)備都配制了RS232接口，其應(yīng)用場合比大家熟悉的USB接口更多AS232作為一種典型的有線通信方式，一個串口數(shù)據(jù)包括:6位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)、1位或者0位校驗(yàn)位、1位或者2位的停止位。
[0003]可見光通信技術(shù)VLC(Visible Light Communit1n)，是利用高速明暗變化的可見光信號來傳輸信息的，利用這種技術(shù)做成的系統(tǒng)能夠覆蓋室內(nèi)燈光達(dá)到的范圍，電腦不需要電線連接，因而具有廣泛的開發(fā)前景。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備在這兩個通信方式下的轉(zhuǎn)換，讓VLC技術(shù)跟現(xiàn)有設(shè)備的兼容，以VLC技術(shù)的優(yōu)勢彌補(bǔ)現(xiàn)在技術(shù)的不足，更好的推廣VLC這一綠色環(huán)保的通信技術(shù)，提出了本發(fā)明的協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種帶穩(wěn)定照明功能的RS232與VLC通信協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置。
[0006]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種帶穩(wěn)定照明功能的RS232與VLC通信協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，包括發(fā)射模塊和接收模塊，發(fā)射模塊在發(fā)送端，接收模塊在接收端；其中發(fā)射模塊由LED、驅(qū)動模塊、編碼器、發(fā)射控制模塊和串口下行模塊組成;接收模塊由光電接收器、判決模塊、解碼器、接收控制模塊和串口上行模塊組成;驅(qū)動模塊分別與LED和編碼器電連接，發(fā)射控制模塊分別與編碼器和串口下行模塊電連接;判決模塊分別與光電接收器和解碼器電連接，接收控制模塊分別與解碼器和串口上行模塊電連接；串口下行模塊用于從發(fā)送上位機(jī)接收串口數(shù)據(jù)，并輸出到發(fā)射控制模塊;發(fā)射控制模塊用于將接收到的串口數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成光數(shù)據(jù)幀，并輸出到編碼器;編碼器用于將發(fā)射控制模塊轉(zhuǎn)換輸出的光數(shù)據(jù)幀調(diào)制編碼成適合可見光信號發(fā)送的形式，并輸出信號到驅(qū)動模塊;驅(qū)動模塊用于接收編碼器的信號輸出，并驅(qū)動LED發(fā)送可見光信號;LED用于發(fā)送可見光信號；光電接收器用于接收LED發(fā)出的可見光信號，并轉(zhuǎn)換成模擬電信號輸出給判決模塊;判決模塊用于將光電接收器輸出的電信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸出到解碼器;解碼器用于對判決模塊的輸出解調(diào)解碼，還原成光數(shù)據(jù)幀，再輸出到接收控制模塊;接收控制模塊用于將解碼器的輸出，轉(zhuǎn)換成串口數(shù)據(jù)，并輸出到串口上行模塊；串口上行模塊用于接收來自接收控制模塊的串口數(shù)據(jù)，并上傳到接收上位機(jī)。
[0007]本實(shí)用新型的一種帶穩(wěn)定照明功能的RS232與VLC通信協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換分為兩個部分:1、在發(fā)送端，發(fā)射模塊從發(fā)送上位機(jī)接收串口數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為可見光信號發(fā)送出去;2、在接收端，接收模塊接收可見光信號并轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)發(fā)送到接收上位機(jī)。
[0008]這兩個部分的協(xié)議轉(zhuǎn)換過程，通過數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制解決數(shù)據(jù)丟失的問題。數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制，用于:1、在發(fā)送端，保證發(fā)送可見光信號的速度與發(fā)送上位機(jī)的串口向協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送串口數(shù)據(jù)的速度匹配，避免發(fā)送端的上位機(jī)發(fā)送的串口數(shù)據(jù)量大，發(fā)射模塊不能及時處理串口數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)出去而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失；2、在接收端，保證協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊接收并處理可見光信號的速度與向接收上位機(jī)的串口發(fā)送串口數(shù)據(jù)的速度匹配，避免接收模塊不能及時處理光數(shù)據(jù)幀以及串口數(shù)據(jù)的處理和上傳，而導(dǎo)致收數(shù)據(jù)丟失。
[0009]數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制，設(shè)置兩級緩沖區(qū):一級緩沖區(qū)、二級緩沖區(qū)。兩級緩沖區(qū)利用數(shù)組來實(shí)現(xiàn)緩沖。發(fā)送端的數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制功能在發(fā)射控制模塊內(nèi)完成。接收端的數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制功能在接收控制模塊內(nèi)完成。
[0010]發(fā)送端的數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制如下:
[0011]在發(fā)送端，一級緩沖區(qū)為下行緩沖區(qū)，用于暫存從上位機(jī)接收到的串口數(shù)據(jù)，用于匹配發(fā)送上位機(jī)設(shè)置的串口波特率。二級緩沖區(qū)為待發(fā)送區(qū)，用于暫存經(jīng)過預(yù)處理的串口數(shù)據(jù)。二級緩沖區(qū)可存放的串口數(shù)據(jù)的數(shù)量小于一級緩沖區(qū)可存放的串口數(shù)據(jù)的數(shù)量。
[0012]在發(fā)送端，發(fā)射控制模塊首先將從發(fā)送上位機(jī)接收到的串口數(shù)據(jù)暫存在一級緩沖區(qū)，與此同時，從一級緩沖區(qū)中逐個提取串口數(shù)據(jù)，將串口數(shù)據(jù)進(jìn)行光數(shù)據(jù)幀打包前的預(yù)處理，丟棄停止位，再放入二級緩沖區(qū)。當(dāng)二級緩沖區(qū)放入第一個數(shù)據(jù)時，開始緩沖延時計(jì)時，當(dāng)二級緩沖區(qū)裝滿或者延時計(jì)時超時，就將二級緩沖區(qū)內(nèi)經(jīng)過預(yù)處理的串口數(shù)據(jù)一次性全部提取出來，打包成光數(shù)據(jù)幀，清空二級緩沖區(qū)，延時計(jì)時歸零，等待下一個數(shù)據(jù)的存入后再進(jìn)入下一個周期的緩沖。
[0013]接收端的數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制如下:
[0014]在接收端，二級緩沖區(qū)為待處理區(qū)，用于暫存從解碼器輸出的解碼后的光數(shù)據(jù)幀。一級緩沖區(qū)為上行緩沖區(qū)，用于暫存即將上傳到接收上位機(jī)的串口數(shù)據(jù)，用于匹配接收上位機(jī)設(shè)置的串口波特率。當(dāng)二級緩沖區(qū)有第一個數(shù)據(jù)時，開始緩沖延時計(jì)時，當(dāng)二級緩沖區(qū)裝滿或者延時計(jì)時超時，就將二級緩沖區(qū)內(nèi)收到的光數(shù)據(jù)幀一次性全部提取出來，將光數(shù)據(jù)幀解包還原成串口數(shù)據(jù)，再暫存在一級緩沖區(qū)，并清空二級緩沖區(qū)，延時計(jì)時歸零，等待下一個數(shù)據(jù)的存入后再進(jìn)入下一個周期的緩沖。一級緩沖區(qū)根據(jù)接收上位機(jī)設(shè)置的串口波特率，將一級緩沖區(qū)內(nèi)的串口數(shù)據(jù)上傳到接收上位機(jī)。
[0015]發(fā)送端的發(fā)送流程如下:
[0016]T1、上電后，發(fā)射控制模塊初始化；
[0017]T2、初始化完成后，開始掃描發(fā)送上位機(jī)的串口，檢測是否有串口數(shù)據(jù)輸入；
[0018]T3、當(dāng)有串口數(shù)據(jù)輸入時，進(jìn)入數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制的處理，并打包成光數(shù)據(jù)幀輸出給編碼器；
[0019]T4、編碼器將光數(shù)據(jù)幀調(diào)制編碼成適合可見光信號發(fā)送的形式，并輸出到驅(qū)動模塊。
[0020]T5、光數(shù)據(jù)幀經(jīng)過編碼器處理后，輸出到驅(qū)動模塊，用以驅(qū)動LED發(fā)送可見光信號。[0021 ]接收端的接收流程如下:
[0022]R1、上電后，接收控制模塊初始化；
[0023]R2、掃描檢測判決模塊的輸出，當(dāng)檢測到判決模塊的輸出為有效的可見光信號的判決輸出時，由解碼器對數(shù)據(jù)處理成光數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)入數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制；
[0024]R3、通過數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制，將光數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解包，還原成串口數(shù)據(jù)，并輸出到串口上行模塊。
[0025]光數(shù)據(jù)幀由多個串口數(shù)據(jù)打包而成，光數(shù)據(jù)幀包括:前導(dǎo)碼、數(shù)量字段、長度字段、數(shù)據(jù)字段、校驗(yàn)碼、結(jié)束碼。
[0026]前導(dǎo)碼，用于表示一個光數(shù)據(jù)幀的開始以及可見光信號的發(fā)送速度，采用一組3-5個固定頻率、固定振幅的正弦波或方波。發(fā)射控制模塊對收到的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的方法為:將各串口數(shù)據(jù)幀的停止位丟棄，僅保留串口數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)部分以及校驗(yàn)位。
[0027]數(shù)量字段，用于表示光數(shù)據(jù)幀中，打包的串口數(shù)據(jù)的數(shù)量。
[0028]長度字段，用于表示光數(shù)據(jù)幀中，每一個經(jīng)過預(yù)處理的串口數(shù)據(jù)的長度。
[0029]數(shù)據(jù)字段，用于存放經(jīng)過預(yù)處理的串口數(shù)據(jù)。在發(fā)送端，將串口數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)部分和校驗(yàn)位提取出來，丟棄停止位，然后按發(fā)送上位機(jī)輸出的先后順序，將處理后的串口數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)字段。在接收端，將發(fā)送端發(fā)送的可見光信號判決接收并解碼解調(diào)得到的光數(shù)據(jù)幀，按照發(fā)送上位機(jī)輸出的先后順序，將光數(shù)據(jù)幀解包，并逐個將串口數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)部分和校驗(yàn)位提取出來，并補(bǔ)充停止位，還原成完整的串口數(shù)據(jù)。
[0030]校驗(yàn)碼，用于提供光數(shù)據(jù)幀的奇偶校驗(yàn)碼。
[0031]結(jié)束碼，用于表示一個光數(shù)據(jù)幀的結(jié)束，采用一組3-5個固定頻率、固定振幅的正弦波或者方波。
[0032]裝置有均衡照明功能，照度均衡的實(shí)現(xiàn)方法為:在無數(shù)據(jù)發(fā)送時，LED以固定頻率、固定振幅，持續(xù)發(fā)送正弦波或方波，該正弦波或方波與前導(dǎo)碼頻率和振幅都相同且相位相反的正弦波或方波，用于保證有無串口數(shù)據(jù)發(fā)送時，LED的照度一致。
[0033]本實(shí)用新型提供了一種帶穩(wěn)定照明功能的RS232與VLC通信協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)了RS232串口數(shù)據(jù)經(jīng)過可見光通信信道發(fā)送，讓現(xiàn)有配備RS232串口的設(shè)備能夠無需任何硬件修改，直接接入可見光通信信道網(wǎng)絡(luò)，做到可見光通信設(shè)備的“即插即用”，讓可見光通信這么一個綠色環(huán)保安全的無線通信技術(shù)，能夠更好更快的進(jìn)入人們的日常生活。
【附圖說明】
[0034]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖中標(biāo)記:1-串口下行模塊;2-發(fā)射控制模塊;3-編碼器;4-驅(qū)動模塊;5-LED;6_光電接收器;7-判決模塊;8-解碼器;9-接收控制模塊;10-串口上行模塊；11-接收上位機(jī);12-發(fā)送上位機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0036]實(shí)施例:
[0037]一種帶穩(wěn)定照明功能的RS232與VLC通信協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，包括:發(fā)射模塊、接收模塊。裝置的發(fā)射模塊在發(fā)送端，接收模塊在接收端。
[0038]發(fā)射模塊由LED5、驅(qū)動模塊4、編碼器3、發(fā)射控制模塊2、串口下行模塊1組成。接收模塊由光電接收器6、判決模塊7、解碼器8、接收控制模塊9、串口上行模塊10組成。
[0039]驅(qū)動模塊4分別與LED5和編碼器3電連接，發(fā)射控制模塊2分別與編碼器3和串口下行模塊1