CN106506381A

CN106506381A - 一种基于嵌入式无线路由器

Info

Publication number: CN106506381A
Application number: CN201611049616.3A
Authority: CN
Inventors: 刘天华
Original assignee: Hefei Haiya Mdt Infotech Ltd
Current assignee: Hefei Haiya Mdt Infotech Ltd
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2017-03-15

Abstract

本发明公开了一种基于嵌入式无线路由器，包括路由器外壳，路由器外壳的外表面顶端镶嵌有功能按键和状态指示灯，路由器外壳的正侧面镶嵌有接线插口，路由器外壳的内部集成有所有的电气元件，包括硬件核心平台，硬件核心平台包括主控芯片，主控芯片的电源引脚连接有供电模块，数据交换端连接有数据存储模块，网络通信端口连接有以太网控制器，以太网控制器的另一端连接有移动通信模块，信号输出端口连接有WiFi模块，还连接有外围电路；移动通信模块包括GPRS模块和4G模块，GPRS模块和4G模块并联到以太网控制器的端口，本发明工作稳定，系统可靠性高，可以实现对2G/3G/4G网络带宽的共享，带宽高信号强，且能够实现断电运行。

Description

一种基于嵌入式无线路由器

技术领域

本发明涉及路由器技术领域，具体为一种基于嵌入式无线路由器。

背景技术

路由器（Router），是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号，路由器是互联网络的枢纽，目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军，现在无线路由器已将成为工作、休闲以及家庭生活中必备的网络接入工具，但是现有的无线路由器一般的安全性能不高，稳定性能差，且在停电时就无法正常使用，往往造成很多不便甚至带来巨大的经济损失。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于嵌入式无线路由器，工作稳定，系统可靠性高，可以实现对2G/3G/4G网络带宽的共享，带宽高信号强，且能够实现断电运行，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于嵌入式无线路由器，包括路由器外壳，所述路由器外壳的外表面顶端镶嵌有功能按键和状态指示灯，路由器外壳的正侧面镶嵌有接线插口，所述路由器外壳的内部集成有所有的电气元件，包括硬件核心平台，所述硬件核心平台包括主控芯片，所述主控芯片的电源引脚连接有供电模块，数据交换端连接有数据存储模块，主控芯片的网络通信端口连接有以太网控制器，所述以太网控制器的另一端连接有移动通信模块，主控芯片的信号输出端口连接有WiFi模块，主控芯片还连接有外围电路；所述移动通信模块包括GPRS模块和4G模块，GPRS模块和4G模块并联到以太网控制器的端口。

作为本发明一种优选的技术方案，所述主控芯片5采用TI公司的DM3730嵌入式处理器芯片，该芯片内部集成有JTAG调试串口、UART转换串口，且搭载有uCLinux操作系统。

作为本发明一种优选的技术方案，所述供电模块6包括隔离变压器14和充电锂电池15，所述隔离变压器14的输入端连接有防漏电插头16，输出端分成两路，一路连接到充电锂电池15的充电端，一路输出连接有整流滤波器17，充电锂电池15和整流滤波器17的输出端并联连接有电子开关18，所述电子开关18连接到主控芯片5的I²C端口。

作为本发明一种优选的技术方案，所述数据存储模块7包括FLASH存储器19和DDR存储器20，所述FLASH存储器19用于存储操作程序指令，所述DDR存储器20用于实现数据缓冲和程序运行。

作为本发明一种优选的技术方案，所述以太网控制器8采用两块DM9000芯片并联形成，一块用于进行输入控制，一块用于进行输出控制，且以太网控制器8内置有SRAM存储器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述WiFi模块10包括SOC芯片21，所述SOC芯片21内置有加密编码器，SOC芯片21的编码输出端连接有射频信号发生器22，所述射频信号发生器22的输出端连接有功率放大器23。

作为本发明一种优选的技术方案，所述外围电路11包括晶振电路24、复位电路25和LCD驱动器26，所述LCD驱动器26连接到主控芯片5的DSS端口，且LCD驱动器26的输出端连接有LCD显示器27。

作为本发明一种优选的技术方案，所述GPRS模块12包括GSM芯片28，所述GSM芯片28采用WISMOQuikQ2400Series芯片，该芯片具有GPRS功能，GSM芯片28连接有I²C存储器29和以太网接口30，所述以太网接口30与以太网控制器8电气连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述4G模块13包括多模基带芯片31，所述多模基带芯片采用MDM9x00系列芯片，多模基带芯片31的信号输入输出端连接有收发天线32，多模基带芯片31还连接有RS232转换串口33，所述RS232转换串口33与以太网控制器8电气连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于嵌入式的GPRS/4G无线路由器，通过设置供电模块，利用隔离变压器连接市电给充电锂电池充电，从而保证了在停电状态下，可以通过充电锂电池进行供，保证了停电时继续工作，避免断网带来的诸多不便，且可以实现随身携带便于移动；通过设置移动通信模块，利用以太网控制器控制实现对GPRS模块和4G模块的智能选择，从而保证路由器工作在最稳定、信号最强的网络制式，提高系统稳定性；通过设置WiFi模块，利用WiFi模块中的加密编码器，实现非对称秘钥加密操作，提高装置的安全性能；本发明工作稳定，系统可靠性高，可以实现对2G/3G/4G网络带宽的共享，带宽高信号强，且能够实现断电运行。

附图说明

图1为本发明模块结构示意图；

图2为供电模块结构示意图；

图3为移动通信模块结构示意图；

图4为WiFi模块结构示意图；

图5为外观结构示意图。

图中：1-路由器外壳；2-功能按键；3-状态指示灯；4-硬件核心平台；5-主控芯片；6-供电模块；7-数据存储模块；8-以太网控制器；9-移动通信模块；10-WiFi模块；11-外围电路；12-GPRS模块；13-4G模块；14-隔离变压器；15-充电锂电池；16-防漏电插头；17-整流滤波器；18-电子开关；19-FLASH存储器；20-DDR存储器；21-SOC芯片；22-射频信号发生器；23-功率放大器；24-晶振电路；25-复位电路；26-LCD驱动器；27-LCD显示器；28-GSM芯片；29-I²C存储器；30-以太网接口；31-多模基带芯片；32-收发天线；33-RS232转换串口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种基于嵌入式无线路由器，包括路由器外壳1，所述路由器外壳1的外表面顶端镶嵌有功能按键2和状态指示灯3，路由器外壳1的正侧面镶嵌有接线插口3，所述路由器外壳1的内部集成有所有的电气元件，包括硬件核心平台4，所述硬件核心平台4包括主控芯片5，所述主控芯片5的电源引脚连接有供电模块6，数据交换端连接有数据存储模块7，主控芯片5的网络通信端口连接有以太网控制器8，所述以太网控制器8的另一端连接有移动通信模块9，主控芯片5的信号输出端口连接有WiFi模块10，主控芯片5还连接有外围电路11；所述移动通信模块9包括GPRS模块12和4G模块13，GPRS模块12和4G模块13并联到以太网控制器8的端口；

所述主控芯片5采用TI公司的DM3730嵌入式处理器芯片，该芯片内部集成有JTAG调试串口、UART转换串口，且搭载有uCLinux操作系统；所述供电模块6包括隔离变压器14和充电锂电池15，所述隔离变压器14的输入端连接有防漏电插头16，输出端分成两路，一路连接到充电锂电池15的充电端，一路输出连接有整流滤波器17，充电锂电池15和整流滤波器17的输出端并联连接有电子开关18，所述电子开关18连接到主控芯片5的I²C端口；所述数据存储模块7包括FLASH存储器19和DDR存储器20，所述FLASH存储器19用于存储操作程序指令，所述DDR存储器20用于实现数据缓冲和程序运行。

所述以太网控制器8采用两块DM9000芯片并联形成，一块用于进行输入控制，一块用于进行输出控制，且以太网控制器8内置有SRAM存储器；所述WiFi模块10包括SOC芯片21，所述SOC芯片21内置有加密编码器，SOC芯片21的编码输出端连接有射频信号发生器22，所述射频信号发生器22的输出端连接有功率放大器23；所述外围电路11包括晶振电路24、复位电路25和LCD驱动器26，所述LCD驱动器26连接到主控芯片5的DSS端口，且LCD驱动器26的输出端连接有LCD显示器27；

所述GPRS模块12包括GSM芯片28，所述GSM芯片28采用WISMO QuikQ2400 Series芯片，该芯片具有GPRS功能，GSM芯片28连接有I2C存储器29和以太网接口30，所述以太网接口30与以太网控制器8电气连接；所述4G模块13包括多模基带芯片31，所述多模基带芯片采用MDM9x00系列芯片，多模基带芯片31的信号输入输出端连接有收发天线32，多模基带芯片31还连接有RS232转换串口33，所述RS232转换串口33与以太网控制器8电气连接。

本发明的工作原理：GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称，是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。与原有的GSM比较，GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势:通过多个GSM时隙的复用，支持的数据传输速率更高，理论峰值达115kb/s；不同的网络用户共享同一组GPRS信道，但只有当某一个用户需要发送或接收数据时才会占用信道资源。这样，通过多用户的业务复用，更有效地利用无线网络信道资源，特别适合突发性、频繁的小流量数据传输，很好地适应数据业务的突发性特点；GPRS计费方式更加灵活，可以支持按数据流量来进行计费；与无线应用协议(WAP)技术不同，GPRS能够随时为用户提供透明的IP通道，可直接访问Internet中的所有站点和资源；采用信道复用技术，每一个GPRS用户都能够实现永远在线；

4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等，4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求，此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。

所述路由器外壳1采用防水绝缘材料制成，具有良好的防护屏蔽性能，保护内部的电路结构；所述功能按键2连接到主控芯片5的输入口，用于进行电源开关、重启等工作状态选择，所述状态指示灯3用于指示当前的工作状态，正常时为绿色灯按按频率闪烁，表明当前传输正常，出现故障时红色灯亮；

（1）所述硬件核心平台4搭建实现整个路由器的控制平台，所述主控芯片5为整个装置的控制核心，该芯片内部集成有JTAG调试串口和UART转换串口，通过JTAG调试串口进行程序下载和调试，实现uCLinux操作系统环境搭建操作，UART转换串口用于实现传输格式转换，便于与外部硬件进行数据通信；

（2）所述外围电路11用于实现主控芯片5的正常工作，所述晶振电路24用于提供机器周期产生时钟信号，保证主控芯片5的处理速度，所述复位电路25用于实现复位操作，可以实现重新启动，并在出现故障时强行退出；所述LCD驱动器26用于实现数据显示的电平转换，连接的LCD显示器27镶嵌在路由器外壳1的上表面，可以显示当前的工作状态参数；

（3）所述供电模块6用于对整个装置进行供电操作，所述隔离变压器14通过防漏电插头16直接连接到交流市电网中，隔离变压器14将220V高压电变换成10V低压交流电，一边给充电锂电池15进行充电，一边直接通过整流滤波器17进行整流滤波操作，变换成稳定的低压直流电，满足主控芯片5的电压要求；当电网供电正常时，所述电子开关18连接到整流滤波器17的输出端，直接为主控芯片供电；当出现停电或电网故障不能正常工作时，电子开关18跳变至充电锂电池15通路，直接由充电锂电池15进行供电，可以防止出现停电时即断网带来的诸多麻烦和不便；

（4）主控芯片5接通电源后，开始从数据存储模块7读取相关的操作指令进行操作；所述FLASH存储器19包括包括NORFlash和NANDFLASH，NOR型Flash特点是可靠性高、随机读取速度快，适用于擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，即应用程序可直接在Flash内运行，不必把代码读到系统RAM中；而NAND型Flash能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快，适用于纯数据存储和文件存储；所述DDR存储器20在系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。当系统启动时，CPU首先从Flash中的复位地址0x0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码调入DDR存储器20中运行，以提高系统的运行速度；同时，操作系统、用户堆栈及应用程序也都被加载到DDR存储器20M中；

（5）所述以太网控制器8用于进行以太网接入控制，其中一块DM9000A接收网络上到来的数据包，交给CPU处理，再通过另一块发送给主机，从主机发送到外部网络的数据包处理同样如此；所述UART转换接口19用于实现全双工和半双工传输格式转换，所述编解码器20用于进行加密编码和解码操作；

（6）所述移动通信模块9用于实现无线网络连接操作，所述GPRS模块12用于实现GPRS制式网络连接，所述4G模块13既可以实现3G网络连接也可以实现4G网络连接；

所述GPRS模块12中的GSM芯片28连接有10MHz的晶振提供系统时钟，连接有复位电路实现上电复位操作，连接有I²C存储器29，用于存储需要长期保存的数据，连接有以太网接口30为系统接入以太网提供物理连接通道；

所述4G模块13中的多模基带芯片31用于支持TD-SCDMA/WCDMA的3G网络标准和LTE-TDD/FDD的4G网络标准，保证通信时的上行和下行速率达到设计要求，所述收发天线32用于接收卫星信号并且进行信号发送，从而实现网络接入操作；所述RS232转换串口33用于实现4G模块13与以太网控制器8的数据交换；

（7）所述WiFi模块10用于实现无线热点配置，所述SOC芯片21将从主控芯片5接收到的信号，利用内部地加密编码器进行加密编码，再通过射频信号发生器22将数据转换成射频信号，利用功率放大器23进行放大后，形成WiFi热点信号，以供移动设备使用。

工作流程：

1）连接防漏电插头16，按下功能按键2，路由器开始工作；

2）主控芯片5按照接收到的信号强度，控制以太网控制器8，智能选择GPRS模块12或4G模块13接入；

3）WiFi模块10加密转换，形成WLAN热点，以供移动设备接入。

该基于嵌入式的GPRS/4G无线路由器，通过设置供电模块6，利用隔离变压器14连接市电给充电锂电池15充电，从而保证了在停电状态下，可以通过充电锂电池15进行供，保证了停电时继续工作，避免断网带来的诸多不便，且可以实现随身携带便于移动；通过设置移动通信模块9，利用以太网控制器8控制实现对GPRS模块12和4G模块13的智能选择，从而保证路由器工作在最稳定、信号最强的网络制式，提高系统稳定性；通过设置WiFi模块10，利用WiFi模块10中的加密编码器，实现非对称秘钥加密操作，提高装置的安全性能；本发明工作稳定，系统可靠性高，可以实现对2G/3G/4G网络带宽的共享，带宽高信号强，且能够实现断电运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于嵌入式无线路由器，包括路由器外壳（1），所述路由器外壳（1）的外表面顶端镶嵌有功能按键（2）和状态指示灯（3），路由器外壳（1）的正侧面镶嵌有接线插口（3），其特征在于：所述路由器外壳（1）的内部集成有所有的电气元件，包括硬件核心平台（4），所述硬件核心平台（4）包括主控芯片（5），所述主控芯片（5）的电源引脚连接有供电模块（6），数据交换端连接有数据存储模块（7），主控芯片（5）的网络通信端口连接有以太网控制器（8），所述以太网控制器（8）的另一端连接有移动通信模块（9），主控芯片（5）的信号输出端口连接有WiFi模块（10），主控芯片（5）还连接有外围电路（11）；所述移动通信模块（9）包括GPRS模块（12）和4G模块（13），GPRS模块（12）和4G模块（13）并联到以太网控制器（8）的端口。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式无线路由器，其特征在于：所述主控芯片（5）采用TI公司的DM3730嵌入式处理器芯片，该芯片内部集成有JTAG调试串口、UART转换串口，且搭载有uCLinux操作系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式无线路由器，其特征在于：所述供电模块（6）包括隔离变压器（14）和充电锂电池（15），所述隔离变压器（14）的输入端连接有防漏电插头（16），输出端分成两路，一路连接到充电锂电池（15）的充电端，一路输出连接有整流滤波器（17），充电锂电池（15）和整流滤波器（17）的输出端并联连接有电子开关（18），所述电子开关（18）连接到主控芯片（5）的I²C端口。

4.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式无线路由器，其特征在于：所述数据存储模块（7）包括FLASH存储器（19）和DDR存储器（20），所述FLASH存储器（19）用于存储操作程序指令，所述DDR存储器（20）用于实现数据缓冲和程序运行。

5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式无线路由器，其特征在于：所述以太网控制器（8）采用两块DM9000芯片并联形成，一块用于进行输入控制，一块用于进行输出控制，且以太网控制器（8）内置有SRAM存储器。

6.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式无线路由器，其特征在于：所述WiFi模块（10）包括SOC芯片（21），所述SOC芯片（21）内置有加密编码器，SOC芯片（21）的编码输出端连接有射频信号发生器（22），所述射频信号发生器（22）的输出端连接有功率放大器（23）。

7.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式无线路由器，其特征在于：所述外围电路（11）包括晶振电路（24）、复位电路（25）和LCD驱动器（26），所述LCD驱动器（26）连接到主控芯片（5）的DSS端口，且LCD驱动器（26）的输出端连接有LCD显示器（27）。

8.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式无线路由器，其特征在于：所述GPRS模块（12）包括GSM芯片（28），所述GSM芯片（28）采用WISMOQuikQ2400Series芯片，该芯片具有GPRS功能，GSM芯片（28）连接有I²C存储器（29）和以太网接口（30），所述以太网接口（30）与以太网控制器（8）电气连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式无线路由器，其特征在于：所述4G模块（13）包括多模基带芯片（31），所述多模基带芯片采用MDM9x00系列芯片，多模基带芯片（31）的信号输入输出端连接有收发天线（32），多模基带芯片（31）还连接有RS232转换串口（33），所述RS232转换串口（33）与以太网控制器（8）电气连接。