通用串行总线无线信号转接器 本发明涉及通用串行总线(USB)无线信号转接器,它综合了无线通信及USB的优点,以控制多点的控制点(AP,Access Point)。
USB接口利用差动放大的方式传输信号,具有高速传输及可点串接的特点,其应用相当广泛。通常,在USB数据总线上可以连接多个支持USB接口的电脑及其周边设备,使得各种周边设备只要通过单一USB接口即可与其他周边或电脑进行数据或信号的交换,无须各自制定一接口,因此USB在电脑产品的接口上已成为另一主流。
台湾省专利局公告号340928揭示了一种USB多功能转接控制器,主要利用USB与输入输出端口(例如RS232端口)的结合,来达到连接各种周边设备的目的。通过USB与输入输出端口的结合固然可使各种周边设备轻易连接在一起,但应用上仍局限在有线设备上,对距离较远的周边设备却仍无法利用该技术予以连接在一起。
另外,在无线通信的局域网方面,虽然可使室内或办公大楼的设备可以借助无线信号的传输连接在一起,但仍着眼于无线(wireless)的功能,对于极短距离的周边或电脑若使用无线局域网,却不免成本过高,且超过一定数量,则频宽使用率将迅速下降,且设备有相当的限制。
其次,对于工业控制而言,生产线上通常有许多控制点,各控制点现今都采用有线方式来取得信号或下达指令,这在配线及维护上都将产生极大的困扰。当其中一个控制点产生问题时,往往必须彻底检查整个系统才能找出原因。
本发明的目的即根据上述常用技术的缺点,找出一解决的方法,并研发出一种无线USB信号转接器,使USB的应用层面更为广泛,可结合无线局域网,运用在工业控制方面,将省去许多配线上的问题,控制系统的安装及维护更为容易,且本发明的控制方法亦可使控制流程的规划更方便。
为达上述目的,本发明提出一种USB无线信号转接器,至少包含:
无线通信模块,包含第一USB串联总线接口引擎(SIE),使该无线通信模块可借助连接至该USB数据总线,传输信号;以及
输入/输出模块,具一第二USB串联总线接口引擎,使该输入/输出模块可借助连接至该USB数据总线,传输该信号。
如所述的USB无线信号转接器,其中借助USB数据总线传输该信号。
如所述的USB无线信号转接器,其中所述USB总线更可连接另一无线通信模块。
如所述地USB无线信号转接器,其中该USB总线更可连接另一输入/输出模块。
如所述的USB无线信号转接器,其中该无线通信模块更包含一射频模块(RFBnd module)及一基频模块(Base Band Module)。
如所述的USB无线信号转接器,其中该输入/输出模块更包含一RS232信号接收器。
本发明USB无线信号转接器的控制方法,可控制多个控制点(AP,AccessPoint),包含下列步骤:
根据所述控制点的特性,制定一控制点定义表格(AP Define table),该控制点定义表格包含对应于所述控制点的一个或多个控制对象;
根据控制需求,取所述控制对象其中一个或多个至执行表格(Running Table)中;以及
执行所述执行表格,以进行所述控制点的控制程序。
上述控制点的特性包含该控制点的数据型态(data catalog)、数据属性(dataAttribute)、数据判定标准(Data Criteria)及改变路径(Transfer path)等。该数据型态系用来指定该控制点为一I/O、A/D或D/A等型态。该数据属性用来指定该控制点的比特数、通道数、扫瞄时间及回报时间等。该数据判定标准系用来指定该控制点动作的条件(Condition)。
控制点的型式有许多种,以DAC而言,决定输出信号的品质的规格有稳定时间(settling time)、slew rate、与解析度;对数字I/O而言,则包含可用的数字线(digital line)数目、这些数字线可接受的速率及数字数据的来源、及其驱动的能力;DAQ产品的基本规格则有:取样通道数(sampling channel)、取样速率(Sampling rate)、解析度(Resolution)、与输入范围(input range);除此,在计数器则有三种不同的信号,分别为Gate、Source与Output。可根据各种控制点的特性,加以规划其相关的对象。
借助下列附图及详细说明可以更深入了解本发明:
图1为本发明较佳实施例的无线USB信号转换器硬件架构图。
图2为本发明较佳实施例的工业控制系统示意图。
图3为本发明较佳实施例的控制方法示意图。
图4为本发明较佳实施例的控制简例。
图号对照:
11:射频模块 12:基频模块
13:USB串联总线接口引擎(SIE) 14:输入/输出端口
15:控制器 16:天线
10:无线通信模块
21:控制中心 22:无线局域网基站
AP:控制点(Access Point)Node:无线射频模块节点
图1为本发明较佳实施例的无线USB信号转换器硬件架构图,其中无线通信模块包含射频模块11、基频模块12、USB串联总线接口引擎13及控制器15,而输入/输出模块包含USB串联总线接口引擎13及输入/输出端口。无线信号可从天线16发送,亦可从天线16接收。以接收为例,无线信号由射频模块11加以处理,再由基频模块降频为基频信号。降至基频信号后即可转换为符合USB接口规格的信号,由USB串联总线接口引擎13(SIE)将信号输出,在另一方面,输入/输出模块的USB串联总线接口引擎13可接收信号至输入/输出端口上,加以输出。
本发明的特征在于,无线通信模块与输入输出端口的间可通过USB接口加以连接,如此一来,即可利用USB在传输上的特性,做一点或多点(Multi Point)控制,而且由于USB通常符合Pnp(Plug and Play)的要求,所以在安装上亦相当简便。
另外,在较长距离的控制点方面,可以借助无线通信局域网的特性,连接远端的控制点,如此一来,即可省去许多配线上的困扰,对大型工业控制(例如生产线)而言,将有明显的优越性。
图2为本发明较佳实施例的工业控制系统示意图。节点1(node1)及节点2(Node2)系为无线通信模块,可利用无线传输的特性,将距离较远的控制群结合(Combine)在一起,而节点3(Node3)则为近距离的电缆通信模块,可针对控制中心21近距离的各控制点Ap31,Ap32…Ap3n来作控制。无线信号可通过基地台,将信号传输至各节点(控制群)或控制中心21。控制中心21可居中协调控制各节点内各控制点(AP)的动作或监控各控制点(AP)的信号。在各控制群中,分别有许多控制点(AP),每个控制点基本上是一个输入/输出模块,可借助USB接口,来与该群族中的其他控制点互动,也可将信号通过无线通信模块的节点(node)发送至另一节点或控制中心。
图3为本发明较佳实施例的控制方法示意图。控制定义表格系由控制定义表格工具(AP table tool)产生,可用来定义多个对象,每个对象里包含了控制点,及控制点相关的数据型态(Data Catalog)、数据属性(Data Attribute)、数据判定标准(Data Criteria)及改变路径(Transfer path)。例如控制点为一个八比特的I/O,则可定义一对象的数据型态为I/O,数据属性为八比特,而数据判定标准可依其欲动作的条件而定,例如当遇到某一情况时,则动作,否则不动作等等。
借助对象与相关的数据型态(Data Catalog),数据属性(Data Attribute),数据判定标准(Data Criteria)及改变路径(Transfer path)的安排,可先定义出各控制点各种可能的运作模式,建立成一个个的对象。
接著在控制流程中,可能会用到其中几个或多个对象,例如对象一至对象四,此时,即可将这四个对象加入到执行表格中。加入执行表格后,在执行时控制系统即可以这四个物作已定义好的运作模式,来加以执行控制的功能。
图4为本发明较佳实施例的控制简例。例如一控制系统中有一个门窗开关,一个警报器一个烟雾感知器与一自动拨号求救装置。即可预先将这四个控制点,分别建立一个对象。对象一指出,控制点1数据型态为一个门窗开关,数据属性为一比特,数据判定标准为如果on则到对象二。而在对象二指出,控制点二数据型态为一个警报器,数据属性为动作由呼叫决定(Active by call),数据判定标准则呼叫三十秒,对象三为控制点三,数据型态为一烟雾感知器,亦视为一开关,数据判定标准如果为on,则到对象四,对象四指出为一个自动拨号求救呼叫装置,事先设定的的电话号码或语音,遇对象三为on时则自动拨出电话与语音,得以向外求救。指标一指出,为一指标让事件流动时可任设计者按实际状态用改变路径方式而设计的。
在执行表格中,即可通过程序规化工具,列举出对象一至对象四,然后控制系统在执行时,其运作流程则为,对象一检测开关的on/off,若on则启动对象二警报器,呼叫三十秒,若off则维持原状,对象三烟雾检测开关的on/off,若on则启动对象四自动拨号装置,向外求救,若off则至指标一再跳至对象一,循环控制中。
根据本发明的控制方法,则可事先将各种运作模式定义下来,再加以使用,就好像换电灯炮一样,只要使用者懂得一些基本常识,即可轻易地加以组装成一个控制流程,而不需再写庞大的程序。另外,本控制方法配合图1及图2的硬件架构,更可借助USB在传输数据的优越性能,加以实现。
本发明的进步性在于通过无线传输及USB的结合,使无线单点或多点(MultiPoint)控制的架构可以轻易地完成,且无配线的困扰,在安装上更是方便许多。本发明的实用性在于,可通过现有的硬件及软件或韧体来实现,且可重复制作,大量生产,可利用在产业上,而本发明结合无线通信模块、USB及输出/输入端口的做法及控制的方法又为前所未有者。
故,本发明专利性具足,爰依法提出专利的申请,惟上述实施例尚不足以涵盖本发明的全部,因此申请专利范围如附。