CN105119619A - 一种基于内嵌脚本3g/4g模块的一体式数据透传装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置，包括电源模块和3G/4G模块，所述3G/4G模块包括基带芯片、射频芯片、FLASH存储芯片和RAM存储器，所述基带芯片分别连接射频芯片、FLASH存储芯片和RAM存储器；所述基带芯片包括操作系统单元、数据透传控制单元、脚本集单元、脚本解释器单元、应用接口单元和协议栈单元，所述数据透传控制单元、脚本集单元、脚本解释器单元、应用接口单元、协议栈单元依次连接并分别与操作系统单元连接。本发明利用3G/4G模块基带芯片较强的处理能力，通过内置数据透传脚本实现了本需外部MCU才能完成的功能，省去了外部MCU和相关电路，能够节省成本、减小面积。

Description

一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置。
技术背景
3G/4G数据透传单元(DTU)由于使用方便、传输距离远、覆盖范围广被广泛应用于工业控制、安防监控、医疗监护、农业交通等领域。3G/4GDTU是一种无线的透明数据传输设备，外部设备只需要通过DTU提供的端口，如串口，就能够把数据透明的传输到远端，而不需要考虑DTU本身的操作，即把DTU部分视为透明通道。DTU是一种即插即用的设备，它屏蔽了3G/4G模块复杂的AT操作指令和操作过程。用户只需要连接到DTU的端口上，即可实现数据传输。而复杂的数据传输过程，包括IP通道建立，数据收发全部封装在DTU内部。
传统的基于3G/4G数据透传单元(DTU)的装置如图1所示。DTU主要包括微处理器单元(MCU)和3G/4G模块两部分。为了实现透明传输，MCU需要完成3G/4G模块的进行数据传输的所有操作，并接受外部数据的输入，把外部输入的数据封包后，通过3G/4G通道传输出去。这包括3G/4G无线数据通道的建立，即获取IP地址，访问服务器端口，建立Internet连接等。MCU通过串口1与3G/4G模块相连接。使用另外一个串口2与外部设备相连。传统的基于3G/4G模块的数据透传单元DTU需要采用多个电路单元来实现功能，成本比较高，而且所占面积也大，使得在一些对空间要求较高的应用中受到了限制。
发明内容
为了解决传统的基于3G/4G模块的数据透传单元成本高、占用面积大等问题，本发明提供以下技术方案：
一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置，包括电源模块和3G/4G模块，所述3G/4G模块包括基带芯片、射频芯片、FLASH存储芯片和RAM存储器，所述基带芯片分别连接射频芯片、FLASH存储芯片和RAM存储器；
所述基带芯片包括操作系统单元、数据透传控制单元、脚本集单元、脚本解释器单元、应用接口单元、协议栈单元、射频控制单元、输入输出单元，所述数据透传控制单元、脚本集单元、脚本解释器单元、应用接口单元、协议栈单元依次连接并分别与操作系统单元连接，所述输入输出单元连接外设和数据透传控制单元；所述射频控制单元与操作系统连接，用于控制射频芯片；
所述数据透传控制单元为一脚本程序，用于将输入输出单元的原始数据转换成TCP/IP数据包；
所述脚本集单元为3G/4G模块定义的一套脚本语言，用户利用脚本语言进行编程，包括逻辑运算、结构控制、数据类型等；
所述脚本解释器单元将数据透传控制单元生成的脚本解释为应用接口单元通用的AT指令集；
所述应用接口单元为AT指令集，是操作3G/4G模块的应用接口；
所述协议栈单元包括物理层协议栈、数据链路层协议栈、网络层协议栈以及传输层协议栈，所述各协议栈依次连接；
利用了3G/4G模块自身强大的计算能力和存储空间，将传统的基于3G/4G数据透传单元(DTU)中采用的MCU，RAM，FLASH集成进了3G/4G模块内部的基带芯片中，将原本由MCU来实现的逻辑控制和数据处理，交由基带芯片内部的数据透传控制控制单元实现，并利用了3G/4G模块自带的RAM存储器和FLASH存储芯片来存储或缓存数据；同时利用基带芯片自带输入输出端口，来连接外部设备。
进一步的，所述电源模块为一电源管理芯片，包括稳压和控制单元、降压转换器控制单元、充电控制单元、降压转换器单元、电池平衡和电压检测单元、升压转换器单元，上述六个单元两两相互连接。将六个单元集成到一个电源管理芯片，提高了芯片集成度和电源的工作效率。
进一步的，所述射频芯片包含独立的电源系统，所述电源系统包括外部电源、降压变换器单元、多个并联的低压差线性稳压器单元，所述外部电源连接降压变换器，所述降压变换器连接多个并联的低压差线性稳压器单元，所述每个低压差线性稳压器单元分别连接射频芯片的各个模块，能够有效避免射频芯片模块工作时相互之间的干扰，电源系统效率高、噪声抑制能力强。
进一步的，所述数据透传控制单元包括数据解析模块、协议解析模块，所述输入输出单元、数据解析模块、协议解析模块依次连接。输入输出单元接受到的原始数据依次通过数据解析模块、协议解析模块最终转换成TCP/IP数据包，以此实现数据的透明传输。
进一步的，所述输入输出单元可以是UART接口、多媒体接口(MMI)、通用串行总线(USB)、SPI接口中的一种或几种。
本发明的有益效果在于：
(1)、本发明利用了3G/4G模块内部基带芯片的强大的处理能力，通过内
置脚本功能实现了传统的基于3G/4G模块的数据透传单元DTU需要外部MCU
才能完成的功能，省去了外部MCU和相关电路，节省了成本、减小了面积；
(2)、本发明利用了3G/4G模块内部的RAM存储器和FLASH存储芯片，取代
了传统基于3G/4G模块的数据透传单元DTU的外部存储单元，节省了空间。
(3)、整个系统复杂性低，集成度高
(4)、电源管理芯片集成度高、效率高，其中射频芯片采用独立的电源系统，噪声抑制能力强。
附图说明
图1、传统的基于3G/4G数据透传单元(DTU)的结构示意图
图2、本发明的结构示意图
图3、本发明的电源管理芯片结构示意图
图4、本发明的运行流程图
图中：RF为射频芯片，BB为基带芯片，RTOS为基带实时操作系统
具体实施方式
如图2所示本发明的一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置，包括电源模块和3G/4G模块，所述3G/4G模块包括基带芯片、射频芯片、FLASH存储芯片和RAM存储器，所述基带芯片分别连接射频芯片、FLASH存储芯片和RAM存储器；所述基带芯片选择MTK平台的62系列，所述射频芯片可以选择MTK61系列，所述FLASH存储芯片容量可以选择1G，RAM容量选择256M。
所述基带芯片包括操作系统单元、数据透传控制单元、脚本集单元、脚本解释器单元、应用接口单元、协议栈单元、射频控制单元、输入输出单元，所述数据透传控制单元、脚本集单元、脚本解释器单元、应用接口单元、协议栈单元依次连接并分别与操作系统单元连接，所述输入输出单元连接外设和数据透传控制单元；所述射频控制单元与操作系统连接，用于控制射频芯片；
所述数据透传控制单元为一脚本程序，用于将输入输出单元的原始数据转换成TCP/IP数据包；
所述脚本集单元为3G/4G模块定义的一套脚本语言，用户利用脚本语言进行编程，包括逻辑运算、结构控制、数据类型等；
所述脚本解释器单元将数据透传控制单元生成的脚本解释为应用接口单元通用的AT指令集；
所述应用接口单元为AT指令集，是操作3G/4G模块的应用接口；
所述协议栈单元包括物理层协议栈、数据链路层协议栈、网络层协议栈以及传输层协议栈，所述各协议栈依次连接；
利用了3G/4G模块自身强大的计算能力和存储空间，将传统的基于3G/4G数据透传单元(DTU)中采用的MCU，RAM，FLASH集成进了3G/4G模块内部的基带芯片中，将原本由MCU来实现的逻辑控制和数据处理，交由基带芯片内部的数据透传控制控制单元实现，并利用了3G/4G模块自带的RAM存储器和FLASH存储芯片来存储或缓存数据；同时利用基带芯片自带输入输出端口，来连接外部设备。
进一步的，如图3所示，所述电源模块为一电源管理芯片，包括稳压和控制单元、降压转换器控制单元、充电控制单元、降压转换器单元、电池平衡和电压检测单元、升压转换器单元，上述六个单元两两相互连接。将六个单元集成到一个电源管理芯片，提高了芯片集成度和电源的工作效率。
进一步的，所述射频芯片包含独立的电源系统，所述电源系统包括外部电源、降压变换器单元、多个并联的低压差线性稳压器单元，所述外部电源连接降压变换器，所述降压变换器连接多个并联的低压差线性稳压器单元，所述每个低压差线性稳压器单元分别连接射频芯片的各个模块，能够有效避免射频芯片模块工作时相互之间的干扰，电源系统效率高、噪声抑制能力强。
进一步的，所述数据透传控制单元包括数据解析模块、协议解析模块，所述输入输出单元、数据解析模块、协议解析模块依次连接。输入输出单元接受到的原始数据依次通过数据解析模块、协议解析模块最终转换成TCP/IP数据包，以此实现数据的透明传输。
进一步的，所述输入输出单元可以是UART接口、多媒体接口(MMI)、通用串行总线(USB)、SPI接口中的一种或几种。
如图4所示，本发明的运行流程为启动3G/4G模块，执行3G/4G模块协议栈，此时用户通过屏幕或者其他外设选择是否需要执行数据透传功能，如果不需进行数据透传，则返回3G/4G模块协议栈，执行3G/4G模块自有的无线通讯功能，如果进行数据透传，则启动数据透传控制单元的脚本程序，脚本解释器将脚本程序解释为通用的AT指令集，建立IP通道，将数据封包/解包后发送/接收，最后数据输入/输出到Internet。
利用了3G/4G模块自身强大的计算能力和存储空间，将传统的基于3G/4G数据透传单元(DTU)中采用的MCU，RAM，FLASH集成进了3G/4G模块内部的基带芯片中，将原本由MCU来实现的逻辑控制和数据处理，交由基带芯片内部的数据透传控制控制单元实现，并利用了3G/4G模块自带的RAM存储器和FLASH存储芯片来存储或缓存数据；同时利用基带芯片自带输入输出端口，来连接外部设备。
以上述依据本发明理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置，其特征在于：包括电源模块和3G/4G模块，所述3G/4G模块包括基带芯片、射频芯片、FLASH存储芯片和RAM存储器，所述基带芯片分别连接射频芯片、FLASH存储芯片和RAM存储器；
所述基带芯片包括操作系统单元、数据透传控制单元、脚本集单元、脚本解释器单元、应用接口单元、协议栈单元、射频控制单元、输入输出单元，所述数据透传控制单元、脚本集单元、脚本解释器单元、应用接口单元、协议栈单元依次连接并分别与操作系统单元连接，所述输入输出单元连接外设和数据透传控制单元；所述射频控制单元与操作系统连接，用于控制射频芯片；
所述数据透传控制单元为一脚本程序，用于将输入输出单元的原始数据转换成TCP/IP数据包；
所述脚本集单元为3G/4G模块定义的一套脚本语言，用户利用脚本语言进行编程，包括逻辑运算、结构控制、数据类型等；
所述脚本解释器单元将数据透传控制单元生成的脚本解释为应用接口单元通用的AT指令集；
所述应用接口单元为AT指令集，是操作3G/4G模块的应用接口；
所述协议栈单元包括物理层协议栈、数据链路层协议栈、网络层协议栈以及传输层协议栈，所述各协议栈依次连接。
2.如权利要求1所述的一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置，其特征在于：所述电源模块为一电源管理芯片，包括稳压和控制单元、降压转换器控制单元、充电控制单元、降压转换器单元、电池平衡和电压检测单元、升压转换器单元，上述六个单元两两相互连接。
3.如权利要求1所述的一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置，其特征在于：所述射频芯片包含独立的电源系统，所述电源系统包括外部电源、降压变换器单元、多个并联的低压差线性稳压器单元，所述外部电源连接降压变换器，所述降压变换器连接多个并联的低压差线性稳压器单元，所述每个低压差线性稳压器单元分别连接射频芯片的各个模块。
4.如权利要求1所述的一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置，其特征在于：所述数据透传控制单元包括数据解析模块、协议解析模块，所述输入输出单元、数据解析模块、协议解析模块依次连接。
5.如权利要求1所述的一种基于内嵌脚本3G/4G模块的一体式数据透传装置，其特征在于：所述输入输出单元可以是UART接口、多媒体接口(MMI)、通用串行总线(USB)、SPI接口中的一种或几种。
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