数据接收器

1. 简介

        为了接收传感器信号、同步传感器时间、管理数据重传、同步第三方厂商设备、与PC端软件通信等任务，我们设计了数据接收器。为了更方便日常使用，数据接收器与传感器之间支持无线时间同步，且同步精度小于10微秒。另外当传感器开机后，会自动搜寻数据接收器的无线同步信号以同步自身的时钟。

图1  数据接收器样式图

表 数据接收器基本参数

2. 使用步骤

2.1、硬件连接

硬件连接是为了使数据接收器和运行配套软件的电脑处于同一局域子网内。分为以下三种方式，以下是这三种方式的详细介绍。

方式一：使用POE路由器（推荐）

图2　使用POE路由器连接设备

上图POE路由器通过网线给数据接收器供电的同时也传输数据，故数据接收器不需要使用适配器（5V 3A）供电。注意！！数据接收器和家用电脑都需要插在同一个POE路由器的LAN口上。

方式二：使用POE交换机

图3　使用POE交换机连接设备

当使用POE交换机时，数据接收器通过POE交换机供电，不需要接连接外部适配器。家用电脑可以接在POE交换机上，也可以插在普通路由器上。这种结构下，数据接收器接在POE交换机的LAN口，POE交换机的WAN口需要接到上一级普通路由器的LAN口上。交换机推荐使用千兆交换机。

方式三：使用普通家用路由器

图4　使用普通家用路由器连接设备

当没有POE供电设备时，数据接收器需要使用外部适配器供电，然后再用网线连接到普通家用路由器的LAN口上。家用电脑也接在普通路由器的LAN口上。

2.2、数据接收器的供电选择

表1　供电选择

供电模式	说明
POE供电	当使用POE供电时，使用第六类或以上网线。将数据接收器的网口连接到外部供电设备的LAN口上，观察数据接收器的蜂鸣器是否有响声且屏幕亮屏，若有则说明数据接收器供电正常。
电源适配器供电	当没有POE供电设备时，可以使用5V===3A的电源适配器进行供电，将USB-TypeC线插入Type-C口，观察是否蜂鸣器响且亮屏，若有则说明数据接收器供电正常。

2.3、显示屏代表的信息

       在数据接收器的正面上半部分有显示屏，用来显示数据接收器的IP，信道等相关信息。人体的形状来标志各个传感器节点是否开机并连接。具体的图片如下:

图5　显示屏

由于批次不同，显示屏上的字体及图形颜色可能为白色、黄色、蓝色或者绿色，能够正常显示即代表显示屏工作正常。

表2　显示屏图标说明

2.4、通信频道及旋钮的使用

数据接收器正面中心部分有一个旋钮，可以更换信道值以保证动捕系统使用过程中不卡顿。（顺时针旋转信道值增加，逆时针旋转减小）。

数据接收器和传感器之间通过无线信号传输数据，其中能够使用的通信频道一共有39个。显示屏上显示的信道为1 - 39，这是经过映射后信道的序号值，而不是真实物理信道值。信道序号值和真实物理信道的映射表如下:

表3　信道对应关系

 

2.5、连接网络

当接收路由的供电与网线连接正常时，接收路由首先会按照预设的模式进行本地IP的获取并显示在OLED屏幕上，IP获取模式一共有两种 :

①动态分配IP模式（推荐）

该模式下接收路由会从家用路由处获取动态IP，要求家用路由开启DHCP服务器功能，例如家用路由的网段是192.168.1.x，则正常情况下接收路由分配到的IP也为192.168.1.x（x指1~254中的某个数）。如果接收路由分配到的IP为169.254.x.x, 则说明动态分配IP失败。动态分配IP失败时请按以下步骤检查：

a. 检查网线的连接是否牢固，是否存在接触不良的情况，若接触不良，重新插拔确保网口接触良好

b. 请检查所使用的网线是否质量良好，若使用POE供电，对网线要求较高，推荐使用六类以上的网线。

c. 检查接收路由的网线另一端是否插到家用路由的LAN口（注意不要插到WAN口）

d. 重启接收路由，POE供电情况下把接收路由的网线先拔下，然后再插上。适配器供电情况下，把适配器拔出后再次插入，观察是否能获取到正常的IP。

e. 若重启接收路由后仍然存在问题，请检查家用路由器是否开启DHCP服务器，也可查看连接到家用路由的其他设备是否正常获取IP，若其他设备也无法正常获取IP，请登录家用路由器的管理界面并开启DHCP服务器，下图为部分路由器的开启设置示意图。请根据您所使用的家用路由器型号自行设置。

图6　家用路由设置1

图7　家用路由设置2

②静态IP模式

出厂时默认使用的是动态分配IP模式，若没有一定的网络基础知识支持，推荐使用动态分配IP模式。

该模式下接收路由是使用自己设定的静态IP，具体的设置需要在接收路由的管理网页进行设置。设置步骤如下：

a.进入数据接收器管理网页。在浏览器的地址栏输入数据接收器屏幕显示的ip地址：

图8　数据接收器IP

图9　数据接收器设置1

b. 在本地IP配置的IP分配模式单选框中勾选设置静态IP

c. 对想要使用的静态IP地址，子网掩码，默认网关进行设置。

设置时需要注意：

<I> 填写的默认网关必须存在且有效

<II> 填写的静态IP地址必须和默认网关处于同一网段

<III> 填写的静态IP和与接收路由直接相连的家用路由器的网段必须一致，例如家用路由的网段为192.168.2.x，那么静态IP的格式必须也是192.168.2.x，同时默认网关的地址可以填家用路由的IP地址

图10　数据接收器设置2

d. 填写完成后点击网页下方的保存所有配置并重启路由，接收路由会自动重启

图11　重启数据接收器

e. 重启后再次进入管理网页，如果设置静态IP配置的可用，会出现以下界面

图12　静态IP设置

如果设置的静态IP配置不可用，则会出现以下界面，且会自动转成动态分配模式。

图13　动态IP设置

如果设置静态IP失败，建议按照以下步骤排除问题

<I> 检查设置的静态IP和默认网关是否与直接相连的家用路由处于同一网段；

<II> 检查设置的默认网关是否存在，可以通过在同一网段内的电脑来ping该IP来确认；

<III> 检查设置的静态IP是否已经存在，如果已经存在，则会出现IP冲突，可以把静态IP设置位另一个没被占用的IP；

<IV> 检查子网掩码的填写是否正确，填写的时候可以参考家用路由的管理界面。

图14　子网掩码设置1

图15　子网掩码设置2

2.6、确认网络连接是否正常

当接收路由都获取到正常的IP地址后，打开需要运行配套软件的电脑，首先查看电脑自身的本地IP，步骤如下，以win10为例

<1> 同时按下键盘的win 和 R键，输入cmd并且回车

图16　步骤<1>打开cmd

<2> 进入命令提示符界面，然后输入ipconfig并回车会出现当前电脑的IP，例如当前本公司的家用路由IP为192.168.1.1，即网段为192.168.1.x，接收路由分配到的IP为192.168.1.41

如下图可见电脑的本机IP为192.168.1.40，接收路由的IP为192.168.1.41，都是在192.168.1.x网段

图17　步骤<2>查看ip地址

<3> ping 接收路由的IP，在电脑的cmd界面下输入ping 加上接收路由的IP，如下图所示，说明ping路由IP成功，证明电脑与接收路由之间的网络连接正常

图18　步骤<3>验证网络畅通

2.7、 进入数据接收器管理界面

在确定数据接收器的IP与家用路由、电脑的IP都处在同一网段后，可以在网页浏览器上方输入数据接收器的IP地址，然后点击回车：

图19   浏览器输入接收器ip地址

即会进入到数据接收器的管理网页，该网页大概分为四个部分

a. 设备固件参数

图20   设备固件参数

b. 本地IP配置

图21   本地ip配置

动态分配IP和设置静态IP在前文都有介绍，注意IP分配模式下的的保留网段IP模式暂不可用，请勿勾选。

c.数据传输配置

图22   数据传输配置

如上图，目标UDP端口是数据接收器的数据发送目的端口，数据传输协议为UDP。该UDP端口一般不需要人为设定，可以在配套软件上进行更改。

数据接收器的数据发送有两种模式，一种是广播模式，该模式下数据包将会在该子网段里进行广播，另一种是单播模式，需要勾选单播模式并且填写单播的IP地址，若该单播IP地址无效，则数据接收器会自动将数据发送模式转为广播模式。一般而言该处不需要人为设定，可以在配套软件上进行更改。推荐使用广播模式。

数据帧率为100Hz。

d. 数据接收器管理设置

图23   数据接收管理设置

如果需要改动配置，在配置修改完后，点击上图中的保存所有配置并重启数据接收器，数据接收器将会保存网页上勾选的配置，并重新启动。

数据接收器管理设置下有三项功能

①重启路由：点击reboot将会重启数据接收器。

②数据接收器恢复出厂设置：点击reset将会把现有的配置全部清零并恢复出厂设置，点击前请手动做好现有配置的备份以防丢失

③进入管理员模式：暂不对外开放

特别注意1：当无法正常进入配置网页时，可以使用以下步骤进入配置网页

<I>将数据接收器使用适配器供电，然后将网线的另外一端直接插入电脑的网口，即电脑和接收路由直接通过网线进行连接。

<II>需要确认电脑设置成自动获取IP模式，具体步骤可以参考该网址https://service.tp-link.com.cn/detail_article_3082.html

<III> 查看数据接收器屏幕上的IP是否是169.254.x.x，当只有单台设备时，该IP一般为169.254.1.1，如果数据接收器的IP为169.254.x.x，则可以进入cmd查看电脑的当前IP，将也会有一个169.254.x.x的IP，此时则可以通过电脑浏览器上方输入数据接收器的IP来访问管理网页。

<IV> 进入访问管理网页后，可以进行所需要的设置，然后点击保存所有配置并重启数据接收器，或者直接下方的路由恢复出厂设置。注意，在数据接收器重启后需要拔掉与电脑直连的网线并且恢复原来的使用场景，即直连模式下只能用来配置。       

特别注意2：当进入某个数据接收器的配置网页时，进入的不是原有的管理网页，而是如下的页面时，说明系统崩溃了，需要重新写入文件系统，需要手动输入一些信息。若该数据接收器为数据接收器A（底部贴有SN序列号的标签），将该SN输入，并且在下方勾选主路由。若该数据接收器为数据接收器B，则找到与且配对的数据接收器A，输入SN序列号，并在下方候选辅路由。最后点击保存更改，等待文件系统刷写成功，成功后会自动重启。注意该过程中不要断开电源。一般而言，系统崩溃的情况极其少见，如果频繁出现该页面，请您联系我们。

图24   系统崩溃后纠偏

2.8、确认传感器与数据接收器的连接

        当数据接收器与电脑之间的网络连接正常后，可以打开一个与其配套的传感器，并查看路由器A右侧的人体图像是否发生变化，当传感器全部开启并且正常连接时，路由器A的右侧人体图标应该为如下方左图所示：

图25　传感器连接标识

当传感器全部关闭时，路由器的人体图标应该为上方右图所示，当某个传感器关机或者下线时，人体对应的身体部位会变成一根线条，标志着传感器未连接。

2.9、同步接口

数据接收器提供隔离同步输入和非隔离同步输出两种BNC接口

图26　同步接口

接口的硬件特性如下：

<1> 隔离同步输入BNC口（SYNC IN）：

电路示意图如下

图27　同步输入电路

该电路最大输入电流50mA，逻辑低电平 0 ~ 0.8V，逻辑高电平 2 ~ 24V

注意：输入电平在0.8 ~ 2V内电路状态不稳定，请尽量避免此区间的输入电压。击穿电压为30V，请保持电压稳定。

<2> 非隔离同步输出BNC口（SYNC OUT）：

电路示意图如下

 

图28　同步输出电路

该电路最大输出电流 100mA，逻辑低电平 0 ~ 0.2V，逻辑高电平 4.8 ~ 5V

注意：输出为非隔离，请尽量插在其他设备的隔离输入端。

<I>同步输入模式的使用

在使用同步输入模式时，需要将同步输入BNC口插到外部设备（如工业相机等）的同步输出端口上，需要注意的是数据接收器接收的同步信号需要是100Hz的上升沿信号。容许频差为正负1Hz，即能接受99Hz到101Hz的上升沿信号。当接收路由获取外部同步信号后，会先对信号的频率，频率偏差等参数进行分析计算，当符合输入要求时，会进入同步模式，相位周期会与外部信号进行同步。屏幕右上方会显示相关同步信息，代表当前同步信号有效，代表当前同步信号无效，紧跟着 或 的后面的显示的数字为当前外部同步输入信号的实际计算频率。注意，同步输入模式要求99Hz~101Hz的周期性上升沿信号，且信号质量良好并保持稳定。此时右上角会显示并显示实际的外部信号的计算频率。注意该计算频率的显示范围为20.0 ~ 999.9Hz，即输入同步信号的频率不在该范围内，右上角则会显示同时后面会显示void。

特别注意：

数据接收器在退出外部同步模式时蜂鸣器会鸣叫，若频繁地退出并且再次进入同步模式，大概率原因是同步线材接触不良、外部同步信号不稳定或信号传输过程中受到干扰。

<II> 同步输出模式的使用

在使用同步输出模式时，需要将同步输出BNC口接到需要同步的设备的BNC口上，连接到外部设备的隔离输入接口上，若没有隔离输入接口，也可接到非隔离输入接口。数据接收器的输出信号是一个周期为100Hz的上升沿信号，高电平持续1ms后下降，即占空比为0.1的方波信号。如果该接收路由本身正处于同步输入模式，则其输出的上升沿信号将会与外部同步输入信号保持一样的周期和相位，误差在5~10微秒之间。

特别注意：数据接收器的输出不能接到另一个数据接收器的输出上，否则可能会发生短路而烧毁设备

2.10、多套设备同时使用

       当需要多套设备在同一场景中同时使用时，需要把这些设备的数据接收器连接到同一路由器下，即处于同一局域子网段。如果对数据的时间精度有一定的要求，需要选出一个路由器A充当同步主路由，在软件中将该数据接收器设置为同步主数据接收器（后续软件设置会提及），同时把其他的数据接收器的SYNC IN接口接到同步主数据接收器的SYNC OUT上。注意该同步主数据接收器的SYNC IN接口需要悬空，或者接其他例如工业相机等外部设备，不能接其他数据接收器的SYNC OUT接口。

附录

表5　数据接收器支持的电气接口

图29　数据接收器尺寸图1

图30　数据接收器尺寸图2