CN219980843U - 一种远程串口调试网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种远程串口调试网关，包括：中央处理器、无线通信模块、物理接口收发芯片、天线、存储器、网络变压器和对外接口；中央处理器的信号传输端与无线通信模块的信号传输端连接，无线通信模块通过天线与基站通信，中央处理器的数据传输端与存储器的数据传输端连接，物理接口收发芯片的数据传输端与中央处理器的数据传输端连接，物理接口收发芯片的的数据传输端与网络变压器的数据传输端连接，网络变压器的数据传输端与对外接口连接，目标调试设备与中央处理器的数据传输端连接；实现了异地目标设备进行远程调试与管理配置，同时也可以调试多台设备，不需要安装软件，无须考虑软件兼容性问题，客户体验好，同样也节省了调试时间。

Description

一种远程串口调试网关

技术领域

本实用新型涉及网络应用设备技术领域，特别涉及一种远程串口调试网关。

背景技术

在工业现场或其他的一些场景中有许多使用基于串口或以太网的网络设备，这些网络设备如果需要修改配置参数或者在使用中出现故障时，在一般情况下用户无法解决这些问题，需要设备商到现场进行维修调试，需要耗费较大的人力、物力及时间成本，且设备商派遣的技术人员需要面临适应现场环境，与用户进行人员对接协调，连接现场设备等问题；但如果采用远程的方式进行调试的话，则会出现以下问题：

(1)网关串口设备配置繁琐、用户体验感较差；

(2)网关串口设备通常为独立通信链路方案，难以集中管理，且只能一对一的控制调试，灵活性不高；

(3)传统的虚拟专用网络(VirtualPrivateNetwork，VPN)方案，常常需要对数据进行封包解包以及加解密，传输速度上相对慢一点，造成时延偏高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种远程串口调试网关，其目的是为了通过串口或网络接口与远端设备连接实现远程调试，节约调试时间。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种远程串口调试网关，包括：

中央处理器、无线通信模块、物理接口收发芯片、天线、存储器、网络变压器和对外接口；

中央处理器的信号传输端与无线通信模块的信号传输端连接，无线通信模块通过天线与基站通信，中央处理器的数据传输端与存储器的数据传输端连接，物理接口收发芯片的数据传输端与中央处理器的数据传输端连接，物理接口收发芯片的的数据传输端与网络变压器的数据传输端连接，网络变压器的数据传输端与对外接口连接，目标调试设备与中央处理器的数据传输端连接。

进一步来说，还包括：

电源模块；

电源模块的输入端与市电源端连接，电源模块的输出端与中央处理器的电源端、物理接口收发芯片的电源端、网络变压器的电源端连接。

进一步来说，还包括：

USB连接器；

目标调试设备通过USB连接器与中央处理器的数据传输端连接。

进一步来说，当无线通信模块为LTE无线通信模块，天线为LTE模块天线。

进一步来说，当无线通信模块为5G无线通信模块，天线为5G天线。

进一步来说，对外接口为RJ45网口，目标调试设备通过RJ45网口与物理接口收发芯片的数据传输端、网络变压器的数据传输端连接。

进一步来说，物理接口收发芯片的数据传输端、网络变压器的数据传输端均通过MDI总线与中央处理器的数据传输端连接。

进一步来说，存储器包括固态存储器和动态存储器，固态存储器的数据传输端、动态存储器的数据传输端均通过SPI总线与中央处理器的数据传输端连接。

本实用新型的上述方案有如下的有益效果：

本实用新型所提供的远程串口调试网关，在不改变用户既有的网络结构的前提下，管理员通过将目标调试设备与远程串口调试网关建立连接，对目标调试设备进行远程调试，实现了异地目标设备进行远程调试与管理配置，同时也可以调试多台设备，不需要安装软件，无须考虑软件兼容性问题，客户体验好，同样也节省了调试时间。

本实用新型的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理框图；

图2为本实用新型实施例的应用场景图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。另外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种远程串口调试网关，包括：

中央处理器、无线通信模块、物理接口收发芯片、天线、存储器、网络变压器和对外接口；

中央处理器的信号传输端与无线通信模块的信号传输端连接，无线通信模块通过天线与基站通信，中央处理器的数据传输端与存储器的数据传输端连接，物理接口收发芯片的数据传输端与中央处理器的数据传输端连接，物理接口收发芯片的的数据传输端与网络变压器的数据传输端连接，网络变压器的数据传输端与对外接口连接。

具体来说，物理接口收发芯片负责建立和管理节点间的链路，接收来自物理层的比特流形式的数据并封装成帧，传送到网络层；同时将网络层的数据封装以比特流形式的数据转发到物理层。

具体来说，网络变压器主要有信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高压隔离等作用。

具体来说，本实用新型实施例的工作原理如下：

远程串口调试网关通过存储器将固件系统及其配置文件进行存储，通过无线通信模块、天线与基站连接，实现联网，联网后目标调试设备通过对外接口与远程串口调试网关中的中央处理器建立通信，管理员通过远程串口调试网关对目标调试设备进行远程调试，将用于调试的程序发送至中央处理器中，将程序交换为报文程序，交换后的报文程序经物理接口收发芯片建立的链路和网络变压器对报文程序进行传输、匹配、修复、杂波抑制以及高压隔离处理，然后通过对外接口提供的传送通路传输至目标调试设备，实现远程调试。

最优选的是，中央处理器CPU采用MT7621SOC芯片，该芯片集成有5-端口GbE千兆以太网交换机、1个(ReducedGigabitMediaIndependentInterface，RGMII)吉比特介质独立接口、USB3.0、USB2.0等功能。

具体来说，天线可以采用内置或外置两种方式，当本实用新型实施例的设备外壳为金属壳，则须使用外置天线。

最优选的是，还包括电源模块；

电源模块的输入端与市电源端连接，电源模块的输出端与中央处理器的电源端、物理接口收发芯片的电源端、网络变压器的电源端连接，用于给中央处理器、物理接口收发芯片和网络变压器提供电源，该电源模块中集成有电源以及为其他芯片提供保护的过压保护电路、过流保护电路和防雷击电路。

最优选的是，还包括USB连接器；

目标调试设备通过USB连接器与中央处理器的数据传输端连接，USB连接器通过USB3.0与中央处理器连接，供USB设备接入，也可以使用USB转串口线与串口设备连接通信。

最优选的是，当无线通信模块为长期演进(LongTermEvolution，LTE)的LTE无线通信模块，天线采用LTE模块天线，LTE无线通信模块通过LTE模块天线对基站发送信号。

具体来说，LTE是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准,它改进并增强了3G的空中接入技术，采用正交频分复用技术(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)以及使用多天线发送和接收信号的技术(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率；在本实用新型实施例中LTE无线通信模块选择域格CLM920_N模块，模块接口与中央处理器的USB2.0接口连接，插入SIM卡即可拨号上网。

最优选的是，当无线通信模块为5G无线通信模块，天线采用5G天线，5G无线通信模块通过5G天线对基站发送信号；本实用新型实施例中的5G无线通信模块选择RM500U-CN模块，模块接口与中央处理器的USB2.0接口连接，插入SIM卡即可拨号上网。

最优选的是，对外接口为RJ45网口，主要是为上层数据链路已经封装好的数据提供传动通路，同时也接收外来的比特流解封装后传给上层数据链路，目标调试设备通过RJ45网口与物理接口收发芯片的数据传输端、网络变压器的数据传输端连接。

最优选的是，物理接口收发芯片的数据传输端、网络变压器的数据传输端均通过MDI总线与中央处理器的数据传输端连接，在本实用新型实施例中物理接口收发芯片与网络变压器集成与一体。

最优选的是，存储器包括固态存储器NORFLASH和动态存储器DDR3，固态存储器NORFLASH的数据传输端、动态存储器DDR3的数据传输端均通过SPI总线与中央处理器的数据传输端连接；用于存储串口网关固件系统及其配置文件。

具体来说，NORFLASH带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节，其特点是芯片内执行(eXecuteIn Place，XIP)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中，NORFLASH的传输效率很高，在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能；动态存储器DDR3属于SDRAM家族的内存产品，提供了相较于DDR2SDRAM更高的运行效能与更低的电压，是DDR2SDRAM同步动态动态随机存取内存的后继者(增加至八倍)，也是现时流行的内存产品规格。

下面结合具体的应用场景对本实用新型实施例的工作原理进行详细说明，具体的应用场景图如图2所示：

第一步，当目标调试设备为串口设备时，把远程串口调试网关中的USB连接器通过USB转串口线与串口设备进行连接，当目标调试设备为网口设备时，则在远程串口调试网关上LAN0-LAN3的RJ45网口通过网线与目标调试设备建立连接；

第二步，确认远程串口调试网关是否在线，若不在线则排查原因，如使用4G/5G网络通信则确认天线或者SIM卡欠费等问题，使用有线上网确认上层网络是否畅通等因素；网络畅通则远程串口调试网关的内置程序自动连接管理员所在的物联网平台；

第三步，管理员通过物联网平台对同组内的设备进行(SoftwareDefinedWideAreaNetwork，SDWAN)软件定义的广域网组网成功后，SDWAN链路打通，同组内所有节点设备互通，包括目标调试设备的内网。SDWAN常见有三个组件：终端前置设备(CustomerPremiseEquipment，CPE)、控制器、云网关；管理员使用的PC与远程串口调试网关都是终端CPE；控制器是一套软件，对终端CPE进行配置、管理、监控、流量调度，是整个SDWAN的大脑，控制器为设备分配管理IP，然后通过IP来管理设备，让其被区域控制器管理，为每个设备配置mpbgp路由，通过用bgp向区域控制器注册，打通设备到区域控制器的路由，区域控制器对各设备进行站点间的vpn拓扑，路由和隧道等信息分发，各站点间的安全互联；

第四步，当管理员在本地PC对目标调试设备进行请求远程控制时，请求报文经默认网关出口通过以太网发送到物联网平台的SDWAN中的控制器，控制器根据既定策略(对同组成员和目的IP地址判断等等)，然后将报文转发至对应的远程串口调试网关中；若远程串口调试网关采用5G无线通信模块通信上网，报文经过基站传输，然后将报文发送到远程串口调试网关的网络接口中；如果采样有线上网，则报文经以太网将报文根据路由层转发至远程串口调试网关中；远程串口调试网关接收到数据后，根据防火墙规则处理报文，若目标调试设备是采用USB转串口线与远程串口调试网关连接，则报文进入擦混口设备中，串口程序拿到报文后，将通过串口线发送给目标调试设备，如果目标调试设备直接与远程串口调试网关通过网线连接，则根据查找路由将报文转发至目标调试设备，同理，目标调试设备回复报文也经过此流程发送至管理员使用的PC中，这样就实现对异地目标调试设备进行远程调试与管理配置。

本实用新型实施例所提供的远程串口调试网关，在不改变用户既有的网络结构的前提下，管理员通过将目标调试设备与远程串口调试网关建立连接，对目标调试设备进行远程调试，实现了异地目标设备进行远程调试与管理配置，同时也可以调试多台设备，不需要安装软件，无须考虑软件兼容性问题，客户体验好，同样也节省了调试时间。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种远程串口调试网关，其特征在于，包括：

中央处理器、无线通信模块、物理接口收发芯片、天线、存储器、网络变压器和对外接口；

所述中央处理器的信号传输端与所述无线通信模块的信号传输端连接，所述无线通信模块通过所述天线与基站通信，所述中央处理器的数据传输端与所述存储器的数据传输端连接，所述物理接口收发芯片的数据传输端与所述中央处理器的数据传输端连接，所述物理接口收发芯片的数据传输端与所述网络变压器的数据传输端连接，所述网络变压器的数据传输端与所述对外接口连接，目标调试设备与所述中央处理器的数据传输端连接。

2.根据权利要求1所述的远程串口调试网关，其特征在于，还包括：

电源模块；

所述电源模块的输入端与市电源端连接，所述电源模块的输出端与所述中央处理器的电源端、所述物理接口收发芯片的电源端、所述网络变压器的电源端连接。

3.根据权利要求2所述的远程串口调试网关，其特征在于，还包括：

USB连接器；

所述目标调试设备通过所述USB连接器与所述中央处理器的数据传输端连接。

4.根据权利要求1所述的远程串口调试网关，其特征在于，

当所述无线通信模块为LTE无线通信模块，所述天线为LTE模块天线。

5.根据权利要求1所述的远程串口调试网关，其特征在于，

当所述无线通信模块为5G无线通信模块，所述天线为5G天线。

6.根据权利要求1所述的远程串口调试网关，其特征在于，所述对外接口为RJ45网口，所述目标调试设备通过所述RJ45网口与所述物理接口收发芯片的数据传输端、所述网络变压器的数据传输端连接。

7.根据权利要求6所述的远程串口调试网关，其特征在于，所述物理接口收发芯片的数据传输端、所述网络变压器的数据传输端均通过MDI总线与所述中央处理器的数据传输端连接。

8.根据权利要求7所述的远程串口调试网关，其特征在于，

所述存储器包括固态存储器和动态存储器，所述固态存储器的数据传输端、所述动态存储器的数据传输端均通过SPI总线与所述中央处理器的数据传输端连接。