CN107708111B - 一种智能配电房通讯安全终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能配电房通讯安全终端,通过采集基层配电房环境信息数据,包括:水浸、烟感、温湿度传感器,门禁系统、门磁、摄像头、智能插座、无线声光报警器、智能开关面板在内的所有信号;智能配电房通讯安全终端采集所有基层设备的信号集中加密处理,处理后使用国网SIP B接口协议,将数据传至主站系统。主站控制信号通过国网SIP B接口协议加密至基层配电房,经过终端解密后,下发至各设备,设备执行下发信号,完成智能配电房无线全程实时监控。

Description

一种智能配电房通讯安全终端
技术领域
本发明涉及一种智能配电房通讯安全终端。
背景技术
长期以来,配电房管理工作一直是供电系统运行管理的可靠性的薄弱环节之一,一些配电房开关跳闸和配电房环境过热影响设备运行、配电房浸水导致设备损坏、配电房设备被盗等,既容易烧毁设备,也容易影响用户正常的用电情况,而这些故障却常常被人们忽视。但多年来,由于低压配电网络缺乏这方面的检测手段,一般都在每年或每季的几个典型日,由工作人员逐个测量配电装置及巡检,结果是费时费工,既不能及时反映真实情况,也不能及时解决实际问题。为此,研发智能配电房通讯安全终端是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动的无人化值守的智能配电房通讯安全终端。本发明的目的是通过如下技术方案来实现的:
所述的智能配电房通讯安全终端(以下简称:安全终端)的315接收天线接收端与放大电路输入端连接;放大电路输出端与解调电路输入端连接;解调电路输出端与MCUSTM32核心输入端连接;其中放大电路与解调电路为RXB8_R315模块集成,315接收天线与RXB8_R315模块引脚1连接,RXB8_R315模块引脚4与MCU STM32芯片引脚58连接;电源模块输出端与放大电路输入端、解调电路输入端、wifi模块输入端、MCU STM32核心输入端、USB驱动电路输入端、调制电路输入端连接;其中电源模块由9V适配器输入经过二极管降压后与SPX1117_5.0芯片引脚3输入端连接,SPX1117_5.0芯片引脚2输出5V稳压电源,SPX1117_5.0芯片引脚2与SPX1117_3.3芯片引脚3输入连接,SPX1117_3.3芯片引脚2输出3.3V稳压电源;mini USB接口输出端与USB驱动电路输入端连接;USB驱动电路输出端与MCU STM32核心输入端连接;wifi模块5输出端与MCU STM32核心6输入端连接;MCU STM32核心6输出端与USB驱动电路7输入端、LED指示灯9输入端、蜂鸣器10输入端、wifi模块5输入端、调制电路11输入端连接;其中MCUSTM32芯片引脚42与USB驱动芯片PL2303TA引脚5连接,MCUSTM32芯片引脚43与USB驱动芯片PL2303TA引脚1连接;MCUSTM32芯片引脚51、52、53、57分别与4个LED负极连接;MCUSTM32芯片引脚8串联1K电阻与MMBT3904芯片引脚1连接,MMBT3904芯片引脚3与蜂鸣器负极连接;MCUSTM32芯片引脚22与ESP8266wifi模块引脚6连接,MCUSTM32芯片引脚26与ESP8266wifi模块引脚5连接,MCUSTM32芯片引脚30与ESP8266wifi模块引脚1连接,MCUSTM32芯片引脚29与ESP8266wifi模块引脚8连接;MCUSTM32芯片引脚45串联27K电阻与MMBT3904三极管芯片引脚1连接,MMBT3904三极管芯片引脚3与调制电路连接,调制电路主要由315M晶体与2SC3357放大器芯片组成,2SC3357放大器芯片引脚2/4串联5PF电容与315发射天线连接;调制电路11输出端与315发射天线12输入端连接;USB驱动电路7输出端与mini USB接口8输入端连接;其中USB驱动芯片PL2303TA引脚15与miniUSB引脚3连接,USB驱动芯片PL2303TA引脚16与miniUSB引脚2连接;其中采用:
a.6 MCU STM32核心处理器采用STM32F103“增强型”系列;
b.4电源模块采用SPX1117系列;
c.放大电路、解调电路使用的是RXB8模块;
d.wifi模块采用ESP8266模组;
e.调制电路采用2SC3357作为放大器芯片。
所述的安全终端无线数据发送方法如下:
第一步:调用加密算法函数加密数据;
第二步:启动定时器,定时100US,100US到达后,自动设置定时器溢出标志;
第三步:等待定时器溢出标志的设置(一旦设置,则是100US定时到达);
第四步:调用数据处理函数按位取出数据,如果是1,则使能315M RF发射,如果是0,岀关闭315M RF发射,如果是其它,则表示数据已发完,退出发送程序;
第五步:清定时器溢出标志。
所述的安全终端无线数据接收方法如下:
第一步:由于我们的数据过短,一般发送数据都不是只发送一次数据,发送函数中有一个入口参数用于决定发送数据的次数;所以我们的接收时间大于两帧数据则一定可以从中取出一帧完整的数据;
第二步:接收函数的过程先是调用函数,用于接收来自315M接收模块的码流,按位存放:如果接收到一个100US的低电平,则写0入缓冲区,如果接收到一个100US的高电平,则写1入缓冲区。RxBit接收足够多的位后,会自动退出,如果接收过程中没有错误,则函数的返回值是0或1,如果接收过程中出现错误,则返回其它的值;
第三步:判断来自315M RF模块的接收引脚的电平的长度是否合理,如果电平的长度合理,但长度数值偏大,则需要两个位来表示,根据电平的高低存入两个0或是两个1,如果长度数值偏小,则用一个位表示,再根据电平的高低存入一个0或是一个1;
第四步:最后判断是否收到了足够的位,如果数据位足够,则返回成功标志,如果没有收到足够的位则继续循环处理所传入的报文;
第五步:调用解密函数解析收到的完整一帧数据,返回处理结果,以供具体的业务函数进行处理。
无线安全终端软件总体工作流程:每款配电房传感设备的状态查询或状态改变都是由无线编码表完成,当安全终端在没有接收到服务端云平台通过公网发下来的设备控制编码数据的时候,将与RF模块通信,每隔500ms查询一下设备状态是否由于人工手动控制物理按键而改变。若发生改变,则设置对应设备的标志位。并通过 WiFi 模块把状态发生改变的设备对应的数据反馈给服务端云平台,并由云平台转发给移动客户端及时更新显示。当安全终端接收到移动客户端或者管理后台通过服务端程序发下来的设备控制编码数据的时候( 注: 每一次只能改变一款设备的状态),安全终端通过数据处理,把原有设备所在数组位置的数据覆盖仍然通过判断500ms标志位,进行数据传输和无线发送,来及时地改变对应设备的状态。这里当有数据传输,也即RF模块有数据发送的时候,LED指示灯会通过快速闪烁来进行提示。
所述的安全终端功能,通过wifi、433MHZ/315MHZ频段信号采集基层配电房环境信息数据,包括:水浸、烟感、温湿度传感器,门禁系统、门磁、摄像头、智能插座、无线声光报警器、智能开关面板在内的所有信号。采集所有基层设备的信号集中加密处理,处理后使用国网SIP B接口协议,将数据传至主站系统。主站控制信号通过国网SIP B接口协议加密至基层配电房,经过终端解密后,下发至各设备,设备执行下发信号,完成智能配电房无线全程实时监控。所述的智能配电房通讯安全终端,使用高速加密流芯片TF32A09,采用国密安全算法,将上传和下载的数据进行加密与解密处理,确保数据安全。
所述的安全终端,它作为配电房基层设备采集终端,同时支持315M、433M两个频段的无线射频双向通信及wifi等无线信号,以兼容不同设备的通讯需求。
所述的安全终端,采用ESP8266作为WiFi通信模组,支持热点和smartconfig两种配对模式,用于基层设备与安全终端的无线连接。
所述的安全终端,采用STM32F103RCT6作为主芯片,以ìC/OS-II作为该终端的操作系统,实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核,并在这个内核之上提供系统服务,如信号量,邮箱,消息队列,内存管理,中断管理等。
本发明所述的安全终端设备设有面板,面板设有:无线通信天线接口(31、(32)、配置按键(33)、mini-USB接口(34)、电源适配器接口(35)、蓝色灯锁链接状态指示灯(36)、黄色灯云端连接状态指示灯(37)、绿色灯sim卡网络连接状态指示灯(38)、红色灯wifi网络连接状态指示灯(39)、通信天线(40)、(41)。通信天线(40)、(41)接入无线通信天线接口(31)、(32)收发信号,支持wifi、433MHZ/315MHZ频段信号。mini-USB接口(34)用于设备数据连接。电源适配器接口(5)为DC 9V/2A电源适配器,用于设备供电。长按配置按键(33)5秒可进入配置模式;在设备通电情况下通过手机APP扫码识别设备,APP提示进入配置模式,设备长按配置按键(33)进入配置模式,蓝色指示灯(36)、黄色指示灯(37)、绿色指示灯(38)、红色的指示灯(39)同时闪烁;进入配对模式同时,app提示输入wifi名称与密码,设置完成后开始设备自动配对;配对成功app界面进入设备操作界面,配对失败,APP提示操作失败,重新配对。配对成功后蓝色灯锁链接状态指示灯(36)亮起为锁链接状态,黄色灯云端连接状态指示灯(37)亮起与云端正常连接,绿色灯sim卡网络连接状态指示灯(38)亮起sim网络状态连接正常,红色灯wifi网络连接状态指示灯(39)亮起wifi连接正常。
与现有技术比较,使用本发明所述的安全终端,集中采集、智能处理,达到对供电房的全方位监控,使有关人员做出反应,采取措施,并对相关设备进行集中监控、集中维护和集中管理。自主研发智能配电房通讯安全终端,制定安全协议,实现对各厂家智能设备集中管理的同时也保证了配电房数据的安全。本发明的有益效果是,安全终端实现了对配电房各传感设备进行集中管理, 设备状态的实时监控以及设备的远程遥控。实验表明,该安全终端性能稳定、 控制灵敏、 抗干扰性强,协议转换效率高,同时具有很好的通用性, 非常适合在电力配电房智能系统中应用。本发明用于电力配电房环境监测的无线智能安全终端,结合物联网技术、无线射频通信技术、加密技术建设新型智能配电房环境监测系统,保障监测环境安全运行。
附图说明
图1是安全终端电路方框示意图;
图2是数据发送流程示意图;
图3是数据接收过程示意图;
图4是安全终端软件总体工作流程示意图;
图5是安全终端外壳背面结构示意图;
图6是安全终端外壳正面结构示意图。
图中数字说明:
1、315接收天线 2、放大电路 3、解调电路 4、电源模块
5、wifi模块 6、MCU STM32核心 7、USB驱动电路 8、mini USB接口
9、LED指示灯 10、蜂鸣器 11、调制电路 12、315发射天线
31、32为无线通信天线接口;33为配置按键;34为mini-USB接口;35为DC 9V/2A电源适配器,36为蓝色指示灯、37为黄色指示灯、38为绿色指示灯、39为红色的指示灯,蓝色为锁连接状态,黄灯为云端连接状态,绿灯为SIM卡网络连接状态(无wifi环境下使用),红灯为WiFi网络连接状态。40、41为通信天线。
具体实施方式:以下结合附图的具体实施例对本发明进一步说明(但不是对本发明的限制)。
本发明的安全终端总体设计:
无线安全终端是整个配电房控制系统的数据中转站和沟通媒介,是整个系统设计的关键。本发明的无线安全终端以STM32为控制核心,如图1所示,所述的智能配电房通讯安全终端的315接收天线1接收端与放大电路2输入端连接;放大电路2输出端与解调电路3输入端连接;解调电路3输出端与MCU STM32核心6输入端连接;其中放大电路与解调电路为RXB8_R315模块集成,315接收天线与RXB8_R315模块引脚1连接,RXB8_R315模块引脚4与MCUSTM32芯片引脚58连接。
电源模块4输出端与放大电路2输入端、解调电路3输入端、wifi模块5输入端、MCUSTM32核心6输入端、USB驱动电路7输入端、调制电路11输入端连接;其中电源模块由9V适配器输入经过二极管降压后与SPX1117_5.0芯片引脚3输入端连接,SPX1117_5.0芯片引脚2输出5V稳压电源,SPX1117_5.0芯片引脚2与SPX1117_3.3芯片引脚3输入连接,SPX1117_3.3芯片引脚2输出3.3V稳压电源。
mini USB接口8输出端与USB驱动电路7输入端连接;USB驱动电路7输出端与MCUSTM32核心6输入端连接;wifi模块5输出端与MCU STM32核心6输入端连接;MCU STM32核心6输出端与USB驱动电路7输入端、LED指示灯9输入端、蜂鸣器10输入端、wifi模块5输入端、调制电路11输入端连接;其中MCUSTM32芯片引脚42与USB驱动芯片PL2303TA引脚5连接,MCUSTM32芯片引脚43与USB驱动芯片PL2303TA引脚1连接;MCUSTM32芯片引脚51、52、53、57分别与4个LED负极连接;MCUSTM32芯片引脚8串联1K电阻与MMBT3904芯片引脚1连接,MMBT3904芯片引脚3与蜂鸣器负极连接;MCUSTM32芯片引脚22与ESP8266wifi模块引脚6连接,MCUSTM32芯片引脚26与ESP8266wifi模块引脚5连接,MCUSTM32芯片引脚30与ESP8266wifi模块引脚1连接,MCUSTM32芯片引脚29与ESP8266wifi模块引脚8连接;MCUSTM32芯片引脚45串联27K电阻与MMBT3904三极管芯片1脚连接,MMBT3904三极管芯片3脚与调制电路连接,调制电路主要由315M晶体与2SC3357放大器芯片组成,2SC3357放大器芯片引脚2/4串联5PF电容与315发射天线连接。调制电路11输出端与315发射天线12输入端连接;USB驱动电路7输出端与mini USB接口8输入端连接;其中USB驱动芯片PL2303TA引脚15与miniUSB引脚3连接,USB驱动芯片PL2303TA引脚16与miniUSB引脚2连接。
图1中,采用的核心模块或者芯片有:
a.MCU STM32核心处理器6采用STM32F103“增强型”系列,专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核,增强型系列时钟频率达到72MHz。
b.电源模块采用SPX1117系列,SPX1117为一个低功耗正向电压调节器,其可以用在一些高效率,小封装的低功耗设计中。这款器件非常适合便携式电脑及电池供电的应用。SPX1117有很低的静态电流,在满负载时其低压差仅为1.1V。当输出电流减少时,静态电流随负载变化,并提高效率。SPX1117可调节,以选择1.5V,1.8V,2.5V,2.85V, 3.0V,3.3V及5V的输出电压。
c.放大电路2、解调电路3使用的是RXB8模块,RXB8是一款ISM频段无线数据传送高品质超外差接收模块。该模块采用超高频无线通信技术,低噪声大规模集成电路,有完善的抗静电保护,可靠性高;
d.wifi模块5采用ESP8266模组,该模组较小尺寸封装,集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA,板载天线。该模块支持标准的 IEEE802.11 b/g/n 协议,完整的 TCP/IP 协议栈。用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能,也可以构建独立的网络控制器。
e.调制电路11采用2SC3357作为放大器芯片,2SC3357是PBR951硅超高频低噪声功率管一种基于N型外延层的晶体管的一种,具有高功率增益、低噪声特性、大动态范围和理想的电流特性。主要应用于超高频低噪声功率管主要应用于VHF,UHF,CATV,无线遥控、射频模块等高频宽带低噪声放大器。
以下介绍安全终端与传感设备之间的无线通信方式以及及数据流的协议转换方面的工作,由于是自主定义的协议,所以通信的安全性得以保证。
数据发送流程如图2所示
第一步:调用加密算法函数加密数据;
第二步:启动定时器,定时100US,100US到达后,自动设置定时器溢出标志;
第三步:等待定时器溢出标志的设置(一旦设置,则是100US定时到达);
第四步:调用数据处理函数按位取出数据,如果是1,则使能315M RF发射,如果是0,关闭315M RF发射,如果是其它,则表示数据已发完,退出发送程序;
第五步:清定时器溢出标志。
2)数据接收过程如图3所示
第一步:由于我们的数据过短,一般发送数据都不是只发送一次数据(发送函数中有一个入口参数用于决定发送数据的次数),所以我们的接收时间大于两帧数据则一定可以从中取出一帧完整的数据。
第二步:接收函数的过程先是调用函数,用于接收来自315M接收模块的码流,按位存放:如果接收到一个100US的低电平,则写0入缓冲区,如果接收到一个100US的高电平,则写1入缓冲区。RxBit接收足够多的位后,会自动退出,如果接收过程中没有错误,则函数的返回值是0或1,如果接收过程中出现错误,则返回其它的值。
第三步:判断来自315M RF模块的接收引脚的电平的长度是否合理,如果电平的长度合理,但长度数值偏大,则需要两个位来表示,根据电平的高低存入两个0或是两个1,如果长度数值偏小,则用一个位表示,再根据电平的高低存入一个0或是一个1。
第四步:最后判断是否收到了足够的位,如果数据位足够,则返回成功标志,如果没有收到足够的位则继续循环处理所传入的报文。
第五步:调用解密函数解析收到的完整一帧数据,返回处理结果,以供具体的业务函数进行处理。
3)发送数据的格式
为了达到无线控制配电房传感节点的目的, 在设计该安全终端的同时,特别定义了无线编码协议标准。
调用函数RfTx发射数据之前,要发射的数据要先存放于Data中,格式如下表:
Figure 787954DEST_PATH_IMAGE001
第一步:启动,控制,查询,关闭,非法用户这些命令只有命令码,无数据。
第二步:命令除了有命令码外,还有两个字节的数据,此数据内容是用户的编号。命令码最低四位为7,最高位用于表示电池电量,如果为1,则表示低电量,为0表示电量足。次高位用于表示设备的状态,为1,则表示正常工作,为0,则表示设备异常。
第三步:当锁每添加一个用户时,就会发出一个关联设备的命令,如果是关联无线设备,DATA的内容为空,如果是添加了其它的用户(不是无线设备),DATA的内容是此用户的编号。
第四步:非法用户,有一个字节的数据,此数据内容是用户的类形。
第五步:某个编号的用户被清空,有两个字节的数据,此数据内容是被清空的用户,如果所有的用户都被清空,则用户的编号为0XEEEE。
4)接收数据的格式
当调用完函数RfRx成功收到数据后,数据存放于ptr中。格式如下:
Figure 511059DEST_PATH_IMAGE002
无线安全终端软件总体工作流程如图4所示。如图4所示,每款配电房传感设备的状态查询或状态改变都是由无线编码表完成,当安全终端在没有接收到服务端云平台通过公网发下来的设备控制编码数据的时候,将与RF模块通信,每隔500ms查询一下设备状态是否由于人工手动控制物理按键而改变。若发生改变,则设置对应设备的标志位。并通过WiFi 模块把状态发生改变的设备对应的数据反馈给服务端云平台,并由云平台转发给移动客户端及时更新显示。当安全终端接收到移动客户端或者管理后台通过服务端程序发下来的设备控制编码数据的时候( 注: 每一次只能改变一款设备的状态),安全终端通过数据处理,把原有设备所在数组位置的数据覆盖仍然通过判断500ms标志位,进行数据传输和无线发送,来及时地改变对应设备的状态。这里当有数据传输,也即RF模块有数据发送的时候,LED指示灯会通过快速闪烁来进行提示。
所述的安全终端功能,通过wifi、433MHZ/315MHZ频段信号采集基层配电房环境信息数据,包括:水浸、烟感、温湿度传感器,门禁系统、门磁、摄像头、智能插座、无线声光报警器、智能开关面板在内的所有信号。采集所有基层设备的信号集中加密处理,处理后使用国网SIP B接口协议,将数据传至主站系统。主站控制信号通过国网SIP B接口协议加密至基层配电房,经过终端解密后,下发至各设备,设备执行下发信号,完成智能配电房无线全程实时监控。
所述的安全终端,使用高速加密流芯片TF32A09,采用国密安全算法,将上传和下载的数据进行加密与解密处理,确保数据安全。
所述的安全终端,它作为配电房基层设备采集终端,同时支持315M、433M两个频段的无线射频双向通信及wifi等无线信号,以兼容不同设备的通讯需求。
所述的安全终端,采用ESP8266作为WiFi通信模组,支持热点和smartconfig两种配对模式,用于基层设备与安全终端的无线连接。
所述的安全终端,采用STM32F103RCT6作为主芯片,以ìC/OS-II作为该终端的操作系统,实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核,并在这个内核之上提供系统服务,如信号量,邮箱,消息队列,内存管理,中断管理等。
本发明所述的安全终端设备设有面板,面板设有:无线通信天线接口31、(32),配置按键(33),mini-USB接口(34),电源适配器接口(35),蓝色灯锁链接状态指示灯(36),黄色灯云端连接状态指示灯(37),绿色灯sim卡网络连接状态指示灯(38),红色灯wifi网络连接状态指示灯(39),通信天线(40)、(41)。通信天线(40)、(41)接入无线通信天线接口(31)、(32)收发信号,支持wifi、433MHZ/315MHZ频段信号。mini-USB接口(34)用于设备数据连接。电源适配器接口(5)为DC 9V/2A电源适配器,用于设备供电。长按配置按键(33)5秒可进入配置模式;在设备通电情况下通过手机APP扫码识别设备,APP提示进入配置模式,设备长按配置按键(33)进入配置模式,蓝色指示灯(36)、黄色指示灯(37)、绿色指示灯(38)、红色的指示灯(39)同时闪烁;进入配对模式同时,app提示输入wifi名称与密码,设置完成后开始设备自动配对;配对成功app界面进入设备操作界面,配对失败,APP提示操作失败,重新配对。配对成功后设备蓝色灯锁链接状态指示灯(36)亮起为锁链接状态,黄色灯云端连接状态指示灯(37)亮起与云端正常连接,绿色灯sim卡网络连接状态指示灯(38)亮起sim网络状态连接正常,红色灯wifi网络连接状态指示灯(39)亮起wifi连接正常。

Claims (1)

1.智能配电房通讯安全终端, 其特征在于,
所述的安全终端的315接收天线接收端与放大电路输入端连接;放大电路输出端与解调电路输入端连接;解调电路输出端与MCU STM32核心输入端连接;其中放大电路与解调电路为RXB8_R315模块集成,315接收天线与RXB8_R315模块引脚1连接,RXB8_R315模块引脚4与MCU STM32芯片引脚58连接;电源模块输出端与放大电路输入端、解调电路输入端、wifi模块输入端、MCU STM32核心输入端、USB驱动电路输入端、调制电路输入端连接;其中电源模块由9V适配器输入经过二极管降压后与SPX1117_5.0芯片引脚3输入端连接,SPX1117_5.0芯片引脚2输出5V稳压电源,SPX1117_5.0芯片引脚2与SPX1117_3.3芯片引脚3输入连接,SPX1117_3.3芯片引脚2输出3.3V稳压电源;mini USB接口输出端与USB驱动电路输入端连接;USB驱动电路输出端与MCU STM32核心输入端连接;wifi模块输出端与MCU STM32核心输入端连接;MCU STM32核心输出端与USB驱动电路输入端、LED指示灯输入端、蜂鸣器输入端、wifi模块输入端、调制电路输入端连接;其中MCUSTM32芯片引脚42与USB驱动芯片PL2303TA引脚5连接,MCUSTM32芯片引脚43与USB驱动芯片PL2303TA引脚1连接;MCUSTM32芯片引脚51、52、53、57分别与4个LED负极连接;MCUSTM32芯片引脚8串联1K电阻与MMBT3904芯片引脚1连接,MMBT3904芯片引脚3与蜂鸣器负极连接;MCUSTM32芯片引脚22与ESP8266wifi模块引脚6连接,MCUSTM32芯片引脚26与ESP8266wifi模块引脚5连接,MCUSTM32芯片引脚30与ESP8266wifi模块引脚1连接,MCUSTM32芯片引脚29与ESP8266wifi模块引脚8连接;MCUSTM32芯片引脚45串联27K电阻与MMBT3904三极管芯片引脚1连接,MMBT3904三极管芯片引脚3与调制电路连接,调制电路由315M晶体与2SC3357放大器芯片组成,2SC3357放大器芯片引脚2/4串联5PF电容与315发射天线连接;调制电路11输出端与315发射天线12输入端连接;USB驱动电路输出端与mini USB接口输入端连接;其中USB驱动芯片PL2303TA引脚15与miniUSB引脚3连接,USB驱动芯片PL2303TA引脚16与miniUSB引脚2连接;其中:MCU STM32核心处理器采用STM32F103“增强型”系列;电源模块采用SPX1117系列;放大电路、解调电路使用的是RXB8模块;wifi模块采用ESP8266模组;调制电路采用2SC3357作为放大器芯片;
所述的安全终端的无线数据发送方法如下:
第一步:调用加密算法函数加密数据;
第二步:启动定时器,定时100US,100US到达后,自动设置定时器溢出标志;
第三步:等待定时器溢出标志的设置;
第四步:调用数据处理函数按位取出数据,如果是1,则使能315M RF发射,如果是0,则关闭315M RF发射,如果是其它,则表示数据已发完,退出发送程序;
第五步:清定时器溢出标志;
所述的安全终端的无线数据接收方法如下:
第一步:由于我们的数据过短,一般发送数据都不是只发送一次数据,发送函数中有一个入口参数用于决定发送数据的次数,所以我们的接收时间大于两帧数据则一定可以从中取出一帧完整的数据;
第二步:接收函数的过程先是调用函数,用于接收来自315M接收模块的码流,按位存放:如果接收到一个100US的低电平,则写0入缓冲区,如果接收到一个100US的高电平,则写1入缓冲区;RxBit接收足够多的位后,会自动退出,如果接收过程中没有错误,则函数的返回值是0或1,如果接收过程中出现错误,则返回其它的值;
第三步:判断来自315M RF模块的接收引脚的电平的长度是否合理,如果电平的长度合理,但长度数值偏大,则需要两个位来表示,根据电平的高低存入两个0或是两个1,如果长度数值偏小,则用一个位表示,再根据电平的高低存入一个0或是一个1;
第四步:最后判断是否收到了足够的位,如果数据位足够,则返回成功标志,如果没有收到足够的位则继续循环处理所传入的报文;
第五步:调用解密函数解析收到的完整一帧数据,返回处理结果,以供具体的业务函数进行处理;
安全终端软件总体工作流程:每款配电房传感设备的状态查询或状态改变由无线编码表完成,当安全终端在没有接收到服务端云平台通过公网发下来的设备控制编码数据的时候,将与RF模块通信,每隔500ms查询一下设备状态是否由于人工手动控制物理按键而改变;若发生改变,则设置对应设备的标志位;并通过 WiFi 模块把状态发生改变的设备对应的数据反馈给服务端云平台,并由云平台转发给移动客户端及时更新显示;当安全终端接收到移动客户端或者管理后台通过服务端程序发下来的设备控制编码数据的时候,安全终端通过数据处理,把原有设备所在数组位置的数据覆盖仍然通过判断500ms标志位,进行数据传输和无线发送,来及时地改变对应设备的状态;这里当有数据传输,也即RF模块有数据发送的时候,LED指示灯会通过快速闪烁来进行提示;
所述的安全终端功能,通过wifi、433MHZ/315MHZ频段信号采集基层配电房环境信息数据,包括:水浸、烟感、温湿度传感器,门禁系统、门磁、摄像头、智能插座、无线声光报警器、智能开关面板在内的所有信号,采集所有基层设备的信号集中加密处理,处理后使用国网SIP B接口协议,将数据传至主站系统,主站控制信号通过国网SIP B接口协议加密至基层配电房,经过终端解密后,下发至各设备,设备执行下发信号,完成智能配电房无线全程实时监控;所述的安全终端,使用高速加密流芯片TF32A09,采用国密安全算法,将上传和下载的数据进行加密与解密处理;所述的安全终端,它作为配电房基层设备采集终端,同时支持315M、433M两个频段的无线射频双向通信及wifi无线信号,以兼容不同设备的通讯需求;所述的安全终端,采用ESP8266作为WiFi通信模组,支持热点和smartconfig两种配对模式,用于基层设备与安全终端的无线连接;所述的安全终端,采用STM32F103RCT6作为主芯片,以ìC/OS-II作为该终端的操作系统,实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核,并在这个内核之上提供系统服务;
所述的安全终端设备设有面板,面板设有:无线通信天线接口、配置按键、mini-USB接口、电源适配器接口、蓝色灯锁链接状态指示灯、黄色灯云端连接状态指示灯、绿色灯sim卡网络连接状态指示灯、红色灯wifi网络连接状态指示灯、通信天线;通信天线接入无线通信天线接口收发信号,支持wifi、433MHZ/315MHZ频段信号;mini-USB接口用于设备数据连接;电源适配器接口为DC 9V/2A电源适配器,用于设备供电;长按配置按键5秒可进入配置模式;在设备通电情况下通过手机APP扫码识别设备,APP提示进入配置模式,设备长按配置按键进入配置模式,蓝色指示灯、黄色指示灯、绿色指示灯、红色的指示灯同时闪烁;进入配对模式同时,app提示输入wifi名称与密码,设置完成后开始设备自动配对;配对成功app界面进入设备操作界面,配对失败,APP提示操作失败,重新配对;配对成功后蓝色灯锁链接状态指示灯亮起为锁链接状态,黄色灯云端连接状态指示灯亮起与云端正常连接,绿色灯sim卡网络连接状态指示灯亮起sim网络状态连接正常,红色灯wifi网络连接状态指示灯亮起wifi连接正常。
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