CN111741545A - 一种基于lora的全双工网关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LORA的全双工网关，包括：蜂窝通信单元、SX1278‑LORA通信单元、存储器单元、电源管理单元、MCU控制单元，本发明的网关实现了终端接入LoRa物联网的全双工方案；减小了数据丢包率；可以实现异频多路上行同时并发而不影响下行数据的发送；采用单节点小网关降低了大网关各种开销,性能优越，实用性强、推广性强。
Description
技术领域
本发明涉及Lora网关技术领域，特别涉及一种基于LORA的全双工网关。
背景技术
LoRa是Semtech公司提出的一种专用于远距离低功耗的无线通信技术,其调制方式相对于其他通信方式大大增加了通信距离，被广泛应用于各种场合的远距离低速率物联网无线通信领域。比如自动抄表、楼宇自动化设备、无线安防系统、工业监视与控制等。具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点。
LoRa采用LoRa技术构建低功耗无线互联广域网，该网络架构是一个典型的星形拓扑结构，在这个网络架构中，LoRa网关是一个透明的中继，连接终端设备和服务器，负责两者之间的数据交互。但现有的网关在接收数据时，无法同时去发送数据，这样就会造成在下行命令较多的场景时无法满足需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于LORA的全双工网关，可以实现异频多路上行同时并发而不影响下行数据的发送。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于LORA的全双工网关，包括：
蜂窝通信单元，用于和服务器通信；
SX1278-LORA通信单元，用于处理发送及接收的LoRa数据；
存储器单元，用于存储数据；
电源管理单元，用于为网关的正常工作提供合适电压
MCU控制单元，用于控制蜂窝通信单元、SX1278-LORA通信单元、电源管理单元运行。
优选的，所述MCU控制单元通过SPI与SX1278-LORA通信单元连接。
优选的，所述SX1278-LORA通信单元数量为2个或2个以上。
优选的，所述SX1278-LORA通信单元分为SX1278接收单元、SX1278发送单元。
优选的，所述SX1278接收单元配置为仅接受不发送数据，SX1278发送单元配置为仅发送不接受数据。
优选的，所述电源管理单元的芯片型号为ETA2831，存储器单元的型号为FS25Q008F1SFI。
优选的，所述MCU控制单元采用控制器STM32G070CB。
优选的，所述SX1278-LORA通信单元芯片型号为SX1278，蜂窝通信单元型号为EC20-4G。
优选的，所述网关的控制方法包括：
(1)通过蜂窝通信单元接收服务器下发的下行数据包；
(2)通过处理器解析出下行数据包和SX1278接收单元接收终端节点发送的数据包；
(3)通过存储模块缓存处理器解析出的SX1278-LORA通信单元接收的数据包；
(4)通过SX1278发送单元发送数据到终端节点；
(5)通过SX1278接收单元接收终端节点发送的数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的网关实现了终端接入LoRa物联网的全双工方案；
2、本发明的网关减小了数据丢包率；
3、本发明的网关可以实现异频多路上行同时并发而不影响下行数据的发送；
4、本发明的网关采用单节点小网关降低了大网关各种开销；
5、本发明的网关性能优越，实用性强、推广性强。
附图说明
图1为本发明网关的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细描述：如图1所示，一种基于LORA的全双工网关，包括：
蜂窝通信单元，用于和服务器通信；
SX1278-LORA通信单元，用于处理发送及接收的LoRa数据；
存储器单元，用于存储数据；
电源管理单元，用于为网关的正常工作提供合适电压
MCU控制单元，用于控制蜂窝通信单元、SX1278-LORA通信单元、电源管理单元运行。
优选的，所述MCU控制单元通过SPI与SX1278-LORA通信单元连接。
优选的，所述SX1278-LORA通信单元数量为2个或2个以上。
优选的，所述SX1278-LORA通信单元分为SX1278接收单元、SX1278发送单元。
优选的，所述SX1278接收单元配置为仅接受不发送数据，SX1278发送单元配置为仅发送不接受数据。
优选的，所述电源管理单元的芯片型号为ETA2831，存储器单元的型号为FS25Q008F1SFI。
优选的，所述MCU控制单元采用控制器STM32G070CB。
优选的，所述SX1278-LORA通信单元芯片型号为SX1278，蜂窝通信单元型号为EC20-4G。
实施例1
一种基于LORA的全双工网关由以下五部分组成：
1、电源管理单元
采用国产芯片公司钰泰的电源芯片ETA2831，该芯片是一个宽范围的电压输入和高效率的电流输出芯片，该芯片输出通过MCU的GPIO脚来控制各个开关，有序的输出给各个单元供电；
2、MCU控制单元
MCU使用国外ST厂商的控制器STM32G070CB，外围具有丰富的接口使用。输入电源由电源管理单元给控制单元供电，MCU正常开启后对SX1278-LORA通信单元和存储器单元进行初始化和逻辑控制；
3、存储器单元
存储器使用国产芯片公司江波龙的FS25Q008F1SFI，该存储器具有速率快功耗低的优点。输入电源由电源管理单元给控制单元供电，当存储器被初始化完成后，由MCU通过SPI接口把数据存入到存储单元，主要包括一些终端设备的上行有效数据；
4、SX1278-LORA通信单元
LORA传输芯片使用国外SEMTECH公司的SX1278芯片，输入电源由电源管理单元给控制单元供电，当被初始化完成后，由MCU通过SPI接口控制，把有效命令通过LORA无线方式传输到各个终端，并自动接受终端上行来的有效数据通过SPI接口转给MCU；根据SX1278的作用分配，将用于接收的SX1278的RX相关管脚配置OK，TX管脚不做配置，将用于发送的SX1278的TX管脚配置OK，RX管脚不做配置。对用于接收的SX1278的接收寄存器进行相关配置，对用于发送的SX1278的发送寄存器进行相关配置；
5、蜂窝通信单元
蜂窝通信模块使用国内模块厂家移远公司的EC20-4G通信模块，输入电源由电源管理单元给控制单元供电，并由MCU通过GPIO控制开机，开机后再由MCU通过串口来控制模块和服务器端进行通信，主要用于把终端有效数据传送到服务器后台。
实施例2
一种基于LORA的全双工网关的控制方法包括：
(1)通过蜂窝通信单元接收服务器下发的下行数据包；
(2)通过处理器解析出下行数据包和SX1278接收单元接收终端节点发送的数据包；
(3)通过存储模块缓存处理器解析出的SX1278-LORA通信单元接收的数据包；
(4)通过SX1278发送单元发送数据到终端节点；
(5)通过SX1278接收单元接收终端节点发送的数据。
实施例3
工作原理：通过外部电源把电接入到电源管理单元，电源管理单元把电合理的分配给各个单元工作；将2个或2个以上的SX1278-LORA通信单元通过SPI接口接到MCU上，蜂窝通信单元通过串口接到MCU上；MCU正常开机后进行初始化外设，对多个SX1278芯片进行初始化和存储器初始化，并对蜂窝通信单元进行开机；初始化完成后开始配置SX1278和存储单元，将用于接收的SX1278配置为仅接收不发送，用于发送的SX1278配置为仅发送不接收；蜂窝通信单元把通过SX1278-LORA通信单元接受来的数据发送到服务端进行使用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于LORA的全双工网关，其特征在于，包括：
蜂窝通信单元，用于和服务器通信；
SX1278-LORA通信单元，用于处理发送及接收的LoRa数据；
存储器单元，用于存储数据；
电源管理单元，用于为网关的正常工作提供合适电压
MCU控制单元，用于控制蜂窝通信单元、SX1278-LORA通信单元、电源管理单元运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于LORA的全双工网关，其特征在于，所述MCU控制单元通过SPI与SX1278-LORA通信单元连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于LORA的全双工网关，其特征在于，所述SX1278-LORA通信单元数量为2个或2个以上。
4.根据权利要求1所述的一种基于LORA的全双工网关，其特征在于，所述SX1278-LORA通信单元分为SX1278接收单元、SX1278发送单元。
5.根据权利要求4所述的一种基于LORA的全双工网关，其特征在于，所述SX1278接收单元配置为仅接受不发送数据，SX1278发送单元配置为仅发送不接受数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于LORA的全双工网关，其特征在于，所述电源管理单元的芯片型号为ETA2831，存储器单元的型号为FS25Q008F1SFI。
7.根据权利要求1所述的一种基于LORA的全双工网关，其特征在于，所述MCU控制单元采用控制器STM32G070CB。
8.根据权利要求1所述的一种基于LORA的全双工网关，其特征在于，所述SX1278-LORA通信单元芯片型号为SX1278，蜂窝通信单元型号为EC20-4G。
9.一种如权利要求1-8所述的网关，其特征在于，所述网关的控制方法包括：
(1)通过蜂窝通信单元接收服务器下发的下行数据包；
(2)通过处理器解析出下行数据包和SX1278接收单元接收终端节点发送的数据包；
(3)通过存储模块缓存处理器解析出的SX1278-LORA通信单元接收的数据包；
(4)通过SX1278发送单元发送数据到终端节点；
(5)通过SX1278接收单元接收终端节点发送的数据。
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