CN109150704B - 一种用于物联网通信的网关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于物联网通信的网关，通过将常用物联网设备485总线通信、LORA无线通信、互联网通信方式进行整合，实现不同物联网设备通讯之间的数据转换，可满足大部分物联网设备的通讯接入互联网的需求，由于的采用的是硬件TCP\IP协议栈，可将上层设备和底层设备隔离，提高了系统运行的安全性、可靠性。此外，本专利结构简单，体积小巧，功耗低，控制方式灵活，安装使用极为简单，可根据具体适用环境灵活改装，如设计成导轨安装方式，可适用于现有配电柜安装。

Description

一种用于物联网通信的网关
技术领域
本发明属于物联网通信设备技术领域，更为具体地讲，涉及一种用于物联网通信的网关。
背景技术
随着各类有线无线技术的成熟以及互联网技术的发展，消费电子、计算机、互联网的联系越来越紧密，物联网设备广泛进入到社会和家庭，各种各样的设备通过物联网联系起来，从而实现环境感知，信息共享，智能控制，而网关设备正是将各种电子设备联系起来，实现信息传输的关键。
当前的物联网设备虽然大都集成有网络功能，但是普遍存在成本高，传输距离较近，抗干扰性弱的问题，并且大部分直接采用手机APP或者网页控制，不利于大面积推广，而且由于设备直接并入互联网，存在网络攻击的可能，从而降低设备运行的可靠性。
现有的物联网主机通信方式也比较单一，不能很好满足不同通讯方式的物联网设备的接入。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于物联网通信的网关，能够满足物联网设备的通讯接入需求，将上层设备和底层设备隔离，提高了系统运行的安全性、可靠性。
为实现上述发明目的，本发明一种用于物联网通信的网关，其特征在于，包括：
STM32单片机，通过串行方式连接网关中其余模块，并作为网关的控制中心；
AC-DC电源模块，外接220V电源，将交流电源转换成5V直流电，为网关中的所有模块提供电源；
串口-以太网-无线网模块，与STM32单片机建立串行连接，完成单片机串口数据和网络数据转换；
485通讯模块，与STM32单片机建立串行连接，完成单片机和485设备数据传输；
LORA无线通讯模块，与STM32单片机建立串行连接，并将485无线设备的信号转换为单片机能够接收的串口数据；
LED，用于显示网关的运行状态；
按键，通过按键按钮手动切换网关的工作模式；
EEPROM存储器，用于存储网关的配置信息；
网关上电后先进行自检，然后进行网络初始化；串口-以太网-无线网模块会根据存储的配置信息自动与上级设备建立TCP/IP连接，如果没有发现网络，网关会一直搜寻网络，直到发现新的网络，网络连接完成后，STM32单片机控制LED闪烁，提示网络初始化完成；如果需要改变网络配置信息，在网络已经连接的情况下，可通过上位机配置软件将网络配置信息传输到网关中，配置信息断电后不丢失；
初始化配置完成后，STM32单片机通过按键判断当前网关处于何种工作模式；
当前网关处于路由器模式时，STM32单片机控制网关的LAN、WLAN和Wi-Fi功能打开，此时网关具备一般路由器的功能，具有网络通信功能的物联网终端可连接到该设备上，实现数据转发；
当前网关处于以太网模式时，STM32单片机控制网关的LAN、485通讯模块、LORA无线通讯模块打开，实现485设备或具有LORA无线设备与有线网络之间的数据相互传输；
当前网关处于Wi-Fi STA模式时，STM32单片机控制网关的485通讯模块、LORA无线通讯模块打开，同时使能Wi-Fi功能，通过设置串口或WEB配置，实现485设备或具有LORA无线设备与Wi-Fi数据相互传输；
当前网关处于Wi-Fi AP模式时，STM32单片机控制网关的Wi-Fi功能打开，外部有无线网卡的设备通过Wi-Fi进行连接网关，能够实现具有Wi-Fi功能设备间的数据相互传输；
当网关的工作模式进行切换时，既能够通过上位机软件配置，也可以通过按键按钮进行手动切换。
本发明的发明目的是这样实现的：
本发明一种用于物联网通信的网关，通过将常用物联网设备485总线通信、LORA无线通信、互联网通信方式进行整合，实现不同物联网设备通讯之间的数据转换，可满足大部分物联网设备的通讯接入互联网的需求，由于的采用的是硬件TCP\IP协议栈，可将上层设备和底层设备隔离，提高了系统运行的安全性、可靠性。此外，本专利结构简单，体积小巧，功耗低，控制方式灵活，安装使用极为简单，可根据具体适用环境灵活改装，如设计成导轨安装方式，可适用于现有配电柜安装。
附图说明
图1是本发明一种用于物联网通信的网关原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是本发明一种用于物联网通信的网关原理图。
在本实施例中，如图1所示，本发明一种用于物联网通信的网关，包括：STM32单片机1、AC-DC电源模块2、串口-以太网-无线网模块3、485通讯模块4、LORA无线通讯模块5、LED6、按键7、EEPROM 8。
STM32单片机1，通过串行方式连接网关中其余模块，并作为网关的控制中心；
AC-DC电源模块2，外接220V电源，将交流电源转换成5V直流电，为网关中的所有模块提供电源；
串口-以太网-无线网模块3，与STM32单片机1建立串行连接，完成单片机串口数据和网络数据转换；
485通讯模块4，与STM32单片机1建立串行连接，完成STM32单片机1和485设备数据传输；
LORA无线通讯模块5与STM32单片机1建立串行连接，并将485无线设备的信号转换为STM32单片机1能够接收的串口数据；
LED6，用于显示网关的运行状态；
按键7，通过按键按钮手动切换网关的工作模式；
EEPROM存储器8，用于存储网关的配置信息；
网关的初始化配置过程，网关上电后会进行自检，自检完成后，相应的LED闪烁，提示初始化完成。此时可通过上位机配置软件与串口-以太网-无线网模块3建立TCP/IP连接，串口-以太网-无线网模块3与STM32单片机1建立串行通讯方式连接，STM32单片机1和485通讯模块4、LORA无线通讯模块5、EEPROM8建立串行通讯方式连接，上位机配置软件通过串口将配置信息传输到网关中，对相应的模块进行初始化配置，并在EEPROM 8存储当前的配置信息。所述的初始化配置过程只需进行一次，下一次上电后网关中的各通信模块将按照上次配置信息自动运行，如需改动配置信息，重新添加配置信息即可。
网关的四种工作模式，路由器模式：网关的LAN、WLAN和Wi-Fi功能均被使能，此时网关具备一般路由器的所有功能，具有网络通信功能的物联网终端可连接到该设备上，实现数据转发；以太网模式：网关的485通讯模块4、LORA无线通讯模块5均打开，同时使能WLAN功能，可以实现串口的数据与WLAN的网路数据相互传输；Wi-Fi STA模式：网关的485通讯模块4、LORA无线通讯模块5均打开，同时使能Wi-Fi功能，通过适当的设置(串口或WEB配置)，即可实现串口的数据与Wi-Fi数据相互传输；Wi-Fi AP模式：Wi-Fi功能使能，外部有无线网卡的设备(如：手机、笔记本、Pad、物联网终端等)可以通过Wi-Fi连接到模块，通过适当的设置(串口或WEB配置)，即可实现Wi-Fi数据相互传输，工作模式的切换，既可通过上位机软件配置，也可通过按键进行手动切换。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种用于物联网通信的网关，其特征在于，包括：
STM32单片机，通过串行方式连接网关中其余模块，并作为网关的控制中心；
AC-DC电源模块，外接220V电源，将交流电源转换成5V直流电，为网关中的所有模块提供电源；
串口-以太网-无线网模块，与STM32单片机建立串行连接，完成单片机串口数据和网络数据转换；
485通讯模块，与STM32单片机建立串行连接，完成单片机和485设备数据传输；
LORA无线通讯模块，与STM32单片机建立串行连接，并将485无线设备的信号转换为单片机能够接收的串口数据；
LED，用于显示网关的运行状态；
按键，通过按键按钮手动切换网关的工作模式；
EEPROM存储器，用于存储网关的配置信息；
网关上电后先进行自检，然后进行网络初始化；串口-以太网-无线网模块会根据存储的配置信息自动与上级设备建立TCP/IP连接，如果没有发现网络，网关会一直搜寻网络，直到发现新的网络，网络连接完成后，STM32单片机控制LED闪烁，提示网络初始化完成；如果需要改变网络配置信息，在网络已经连接的情况下，可通过上位机配置软件将网络配置信息传输到网关中，配置信息断电后不丢失；
初始化配置完成后，STM32单片机通过按键判断当前网关处于何种工作模式；
当前网关处于路由器模式时，STM32单片机控制网关的LAN、WLAN和Wi-Fi功能打开，此时网关具备一般路由器的功能，具有网络通信功能的物联网终端可连接到485设备上，实现数据转发；
当前网关处于以太网模式时，STM32单片机控制网关的LAN、485通讯模块、LORA无线通讯模块打开，实现485设备或具有LORA无线设备与有线网络之间的数据相互传输；
当前网关处于Wi-Fi STA模式时，STM32单片机控制网关的485通讯模块、LORA无线通讯模块打开，同时使能Wi-Fi功能，通过设置串口或WEB配置，实现485设备或具有LORA无线设备与Wi-Fi数据相互传输；
当前网关处于Wi-FiAP模式时，STM32单片机控制网关的Wi-Fi功能打开，外部有无线网卡的设备通过Wi-Fi进行连接网关，能够实现具有Wi-Fi功能设备间的数据相互传输；
当网关的工作模式进行切换时，既能够通过上位机软件配置，也可以通过按键按钮进行手动切换。
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