CN109547307A - 一种智能网络时钟网关核心控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能网络时钟网关核心控制器，包括核心处理机、网络系统、实时时钟系统、总线系统、微处理机系统、IO拓展接口、数据采集系统以及电源管理系统；上述各个模块以NRF协议相互通信，初始化时由核心处理机统一分配通信地址和通信信道，分配完成后将配置信息存储至Flash和智能网络时钟网关核心控制器的存储器，并上传至IOT服务器；各模块上传数据包至核心处理机，核心处理机对数据包解析后将有效数据上传至包内指定互联网结点，形成了智能设备联网系统。本发明可实现在互联网脱机状态下的智能控制，用户可实现在没有互联网接入模块的情况下使用智能产品设备并对其智能设备进行控制。

Description

一种智能网络时钟网关核心控制器
技术领域
本发明属于智能家居控制技术领域。具体涉及一种智能网络时钟网关核心控制器。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对于家庭居住环境的要求越来越高。安全、舒适、方便、节能的家居环境越来越成为人们所追求的目标，智能家居也是未来的必然趋势。
现有的智能家居以多终端+网关（即路由器或其他独立网关）的方式进行工作，结合用户手机移动端的配置数据，从而实现智能控制，但是不能实现在没有Internet连接和脱机情况下的智能控制。
现有的智能家居产品一般已经固定功能，没有预留功能拓展接口，功能拓展性不强。另外，现有的智能时钟产品的显示方式一般为数码管显示方式或液晶显示方式，显示数据少，显示内容具有局限性、不灵活性或液晶显示方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能网络时钟网关核心控制器。本发明针对智能硬件的脱机状态下失去智能控制的缺陷，采用离线状态智能家居产品局域自组网、局域网网关自动接管控制权限的方法，以及在正常工作情况下如果遇到互联网脱机的情况下实现智能设备不脱机，从而达到在没有Internet的情况下实现智能控制。
为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：包括局域网网关核心处理机（下简称“核心处理机”）、网络系统、实时时钟系统、总线系统、微处理机系统、IO拓展接口、数据采集系统以及电源管理系统；其中，所述网络系统包括互联网接入模块和局域网网关；所述总线系统包括分时控制模块、数据传输模块和显示数据传输模块，分时控制模块和数据传输模块之间相互连接，数据传输模块和显示数据传输模块之间相互连接，所述显示数据传输模块进行传送显示数据，实现大面积总线系统的显示数据实时传输；所述IO拓展接口，预留多个多功能接口，与遵循同一通信协议的智能产品模组通信；
在局域网网关与互联网接入模块连接的同时连接各智能产品，用户配置数据存储在局域网网关的存储器上，在脱机状态下局域网网关接管控制权限，依然可以实现对智能产品的控制；各个模块以NRF协议相互通信，初始状态下由主机统一分配通信地址和通信信道，分配完成后将配置信息存储至Flash和局域网网关的存储器，并上传至服务器；各模块上传数据包至局域网网关，局域网网关对数据包解析后将有效数据上传至包内指定互联网结点，形成了智能设备联网系统。
进一步的，所述总线系统使用微型点阵788BS进行显示内容，显示内容多样可变；并通过总线传输大量的显示数据，降低对核心处理机的硬件IO需求以及硬件布线难度。
进一步的，智能设备在距离控制器相对较远的情况下不能直接连接到局域网网关，通过距离局域网网关相对较近的设备作为中继，中转数据包，然后发送至主机，形成了自组网系统。
进一步的，其它相关智能产品模块只需要遵循系统通信协议即可接入系统总线，实现各个功能按需增删，用户可实现硬件级别功能升级。所述系统总线为局域网网关拓展接口总线，由两条数据线，两条电源线，一条控制线组成，其中控制线为核心处理机的三个标准IO使用3-8译码，实现多个子系统在不增加电路复杂度的情况下接入核心处理机系统。
进一步的，智能产品包括环境信息采集系统、智能LED灯组、空调控制系统、电扇控制系统以及其他智能产品。
进一步的，通信接口采用即插即用。优选主机所有接口使用6P SCH1.0接口，该接口包含双机通信接口和IO拓展接口，使得每一个外设可以以相同的接口接入系统总线，减少了核心处理机的IO使用，提升了CPU的工作效率。
本发明的有益效果：（1）局域网自组网系统可实现在互联网脱机状态下的智能控制，用户可实现在没有互联网接入模块的情况下使用智能产品设备并对其智能设备进行控制。
（2）显示数据的分时发送同时显示实现方案；使用多处理机协同作业模式，可实现总线系统专一性，提升核心处理机的工作效率，减少核心处理机的显示等待时间，增强CPU的任务处理能力。
附图说明
图1为本发明系统架构图。
图2为本发明实时时钟系统的电路图。
图3为本发明核心处理机和网络系统的电路图。
图4为本发明IO拓展接口和数据采集系统的电路图。
图5为本发明系统总线的电路图。
图6为本发明电源管理系统的电路图。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
一种智能网络时钟网关核心控制器，如图1所示，包括核心处理机、网络系统、实时时钟系统、总线系统、微处理机系统、总线系统、数据采集系统以及电源管理系统；其中，网络系统包括互联网接入模块和局域网网关；总线系统包括分时控制模块、数据传输模块和显示数据传输模块，分时控制模块和数据传输模块之间相互连接，数据传输模块和显示数据传输模块之间相互连接，显示数据传输模块进行传送显示数据，实现大面积总线系统的显示数据实时传输；IO拓展接口和数据采集系统皆通过微处理机系统与核心处理机相连，实时时钟系统和网络系统则直接与核心处理机相连。
如图2所示，本实施例中智能网络时钟核心控制器上具有本地实时时钟系统，使用DS1302时钟芯片作为时钟源。
如图3所示，本实施例中网络系统采用ESP8266和NRF24L01通信模块进行网络通信，分别与核心处理机相连，其通信方式为半双工串口通信和SPI通信，最高通信速率可达19.2Kbit/s，其中ESP8266支持SAT+AP双模式，内嵌TCP/IP协议栈，支持完整的IPv4协议，可实现图像、音频的传输；NRF24L01模块用来局域网组网并进行通信，可实数据和指令的传输，从而实现对各个模块的无线控制的功能。
如图4所示，本实施例中微处理机系统通过串口与核心处理机相连，使用一片STC15W408AS实现IO拓展和环境数据采集，主板温度数据使用一片DS18B20芯片进行数据采集，其精度可达到0.0625℃；IO拓展接口与微处理机系统直接相连，每组接口包含1*GND、1*+5V、4*I/O，可以接入其他类型环境传感器。
如图5所示，本实施例中总线系统使用一片74HC138译码芯片使用3个I/O口译码至8个地址，使用4片型号为74HC125的总线收发芯片和8个总线接口组成，每片74HC125控制两个总线接口关断-开启操作，每个总线接口的使能线分别接到74HC138的Y0-Y7端口，从而使8个总线接口每次只打开一个。
如图6所示，本实施例中电源接口使用Type-C接口+6P@SCH1.0双供电模式，从而实现双接口供电，其中Type-C供电接口可使用普通USB供电。主板3.3V供电使用一片AMS1117-3.3芯片进行电压转换，开关K1控制整个主板的电源通断，电源关断时主板上所有电源全部接地。
尽管已经示出和描述了本发明的技术方案，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：包括核心处理机、网络系统、实时时钟系统、总线系统、微处理机系统、IO拓展接口、数据采集系统以及电源管理系统；其中，所述网络系统包括互联网接入模块和局域网网关；所述总线系统包括分时控制模块、数据传输模块和显示数据传输模块，分时控制模块和数据传输模块之间相互连接，数据传输模块和显示数据传输模块之间相互连接，所述显示数据传输模块进行传送显示数据，实现大面积总线系统的显示数据实时传输；
所述IO拓展接口和数据采集系统皆连接于微处理机系统，微处理机系统则与核心处理机相连；
所述实时时钟系统和网络系统则直接与核心处理机相连；
所述总线系统通过总线接口与核心处理机相连；
所述IO拓展接口，预留多个多功能接口，与遵循同一通信协议的智能产品模组通信；
在局域网网关与互联网接入模块连接的同时连接各智能产品，用户配置数据存储在局域网网关的存储器上，在脱机状态下局域网网关接管控制权限，依然可以实现对智能产品的控制；
上述各个模块以NRF协议相互通信，初始化时由核心处理机统一分配通信地址和通信信道，分配完成后将配置信息存储至Flash和智能网络时钟网关核心控制器的存储器，并上传至IOT服务器；各模块上传数据包至核心处理机，核心处理机对数据包解析后将有效数据上传至包内指定互联网结点，形成了智能设备联网系统。
2.如权利要求1所述的智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：所述总线系统使用微型点阵788BS进行显示内容，显示内容多样可变。
3.如权利要求1所述的智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：智能设备在距离控制器相对较远的情况下不能直接连接到局域网网关，通过距离局域网网关相对较近的设备作为中继，中转数据包，然后发送至智能网络时钟网关核心控制器，形成了自组网系统。
4.如权利要求1所述的智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：其它相关智能产品模块只需要遵循系统通信协议即可接入系统总线，实现各个功能按需增删，用户可实现硬件级别功能升级。
5.如权利要求4所述的智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：所述系统总线为局域网网关拓展接口总线，由两条数据线，两条电源线，一条控制线组成，其中控制线为核心处理机的三个标准IO使用3-8译码，实现多个子系统在不增加电路复杂度的情况下接入核心处理机系统。
6.如权利要求1所述的智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：智能产品包括环境信息采集系统、智能LED灯组、空调控制系统、电扇控制系统以及其他智能产品。
7.如权利要求1所述的智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：通信接口采用6P@SCH1.0接口，可实现即插即用。
8.如权利要求7所述的智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：主机所有接口使用6P SCH1.0接口，该接口包含双机通信接口和IO拓展接口，使得每一个外设可以以相同的接口接入系统总线，减少了核心处理机的IO使用，提升了CPU的工作效率。
9.如权利要求7所述的智能网络时钟网关核心控制器，其特征在于：所述电源管理系统采用5V 2.0A供电，有Type-C/6P@SCH1.0两种供电方式。
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