CN112187631A - 一种自动切换收发模式的网关 - Google Patents

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彭炜
司海林
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Abstract

本发明公开了一种自动切换收发模式的网关，涉及网络通信技术领域，主要包括太网收发器、第一接插件、主控芯片、第二接插件以及数量相同的多个半双工收发器和自动切换电路。本发明通过自动切换电路对信号的拉高处理引至半双工收发器的第三引脚，从而使得半双工收发器可以根据信号就可进行模式切换，无需等待带有延时误差的软件控制信号。同时通过网关整体，可以实现不同协议的转换，实现采集下行设备的数据采集，还可以通过拓展PLC的方式，下发JS文件驱动，从而实现在PLC上解析JS文件驱动，完成各种设备的解析，从而只需要在云端配置JS文件，可对接各种设备。

Description

一种自动切换收发模式的网关
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种自动切换收发模式的网关。
背景技术
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。
上行设备与下行设备的通信就是运用网关的一个很好的例子，如上行设备云终端对下行各类智能设备的操控与数据传输，就需要网关对协议进行转换，如将半双工通信的转换。所谓半双工数据传输，就是指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输，但是不能同时传输。例如，在一个局域网上使用具有半双工传输的技术，一个工作站可以在线上发送数据，然后立即在线上接收数据，这些数据来自数据刚刚传输的方向。像全双工传输一样，半双工包含一个双向线路(线路可以在两个方向上传递数据)。然而现有的半双工控制一般都是由软件进行时序控制，存在一定的操作误差，不够精准。
发明内容
为解决程序控制导致的时序误差问题，本发明提出了一种自动切换收发模式的网关，包括以太网收发器、第一接插件、主控芯片、第二接插件以及数量相同的多个半双工收发器和自动切换电路，其中：
以太网收发器，用于接收上行设备的网络信号并通过第一接插件输送给主控芯片，同时通过第一接插件接收主控芯片的网络信号并发送给上行设备；
主控芯片，用于根据预置处理程序将网络信号与预设通讯信号相互转换；
半双工收发器，用于通过第二接插件对下行设备发送或接收预设通讯信号；
自动切换电路，用于根据预设通讯信号的发送情况主动切换半双工收发器的收发模式。
进一步地，还包括调压稳压器，用于将外部电源转换为第一电源和第二电源。
进一步地，所述半双工收发器包括第一至第八引脚，其中：
第一引脚作为信号接收引脚，通过电阻R14连接第二接插件的第四十三接插口，并通过电阻R11接第一电源；第四引脚作为信号发送引脚；第五引脚接地；第六引脚通过电阻R17与第七引脚连接，同时第六引脚通过并联的电容C18和瞬态稳压二极管TVS2接地，并通过电阻R12接第一电源；第七引脚通过并联的电容C19和瞬态稳压二极管TVS3接地，并通过电阻R20接地；第八引脚连接第一电源，并通过电容C5接地。
进一步地，所述自动切换电路，包括电阻R15、电阻R16、电阻R13和三极管Q1，其中：
所述电阻R15的一端接半双工收发器的第四引脚，另一端同时连接电阻R16的一端和三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极和电阻R16的另一端并联接地；三极管Q1的集电极通过电阻R13接第二电源，并同时连接半双工收发器的第二引脚和第三引脚。
进一步地，所述自动切换电路：
当自动转换电路接收到半双工收发器第四引脚处的信号时，信号经由三极管Q1基极引入并拉高信号，通过集电极发送拉高后的信号至半双工收发器的第三引脚控制其切换至接收模式；
并在第四引脚处无信号时，拉低第三引脚处输入信号控制其进入发送模式。
进一步地，当通信通道数改变时，可通过增减半双工收发器和自动切换电路的导通数满足供需要求。
进一步地，还包括存储器，用于存储预置处理程序，其通过第二接插件与主控芯片连接。
进一步地，还包括电源监控器，用于向以太网收发器提供复位电压。
与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种自动切换收发模式的网关，可以应用在智慧楼宇上，通过LoRa转物理模型，再通过虚拟串口映射的方式进行控制，再通过半双工收发器转为MBUS信号，从而实现采集水表设备的数据采集，还可以通过拓展PLC的方式，下发JS文件驱动，从而实现在PLC上解析JS文件驱动，完成各种设备的解析，从而只需要在云端配置JS文件，可对接各种设备；
(2)通过自动切换电路对信号的拉高处理引至半双工收发器的第三引脚，从而使得半双工收发器可以根据信号就可进行模式切换，无需等待带有延时误差的软件控制信号。
附图说明
图1为一种自动切换收发模式的网关的组成关系图；
图2为调压稳压器的电路示意图；
图3为半双工收发器及其附属电路的电路示意图；
图4为自动切换电路的电路示意图；
图5为存储器的电路示意图；
图6为以太网收发器及其附属电路的电路示意图；
图7为网络变压器及其附属电路的电路示意图；
图8为电源监控器的电路示意图；
图9为第一接插件示意图；
图10为第二接插件示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
为解决程序控制导致的时序误差问题，本发明提出了一种自动切换收发模式的网关，如图1所示，主要包括以太网收发器、第一接插件、主控芯片、第二接插件以及数量相同的多个半双工收发器和自动切换电路，其中：
以太网收发器，用于接收上行设备的网络信号并通过第一接插件输送给主控芯片，同时通过第一接插件接收主控芯片的网络信号并发送给上行设备；
主控芯片，用于根据预置处理程序将网络信号与预设通讯信号相互转换；
半双工收发器，用于通过第二接插件对下行设备发送或接收预设通讯信号；
自动切换电路，用于根据预设通讯信号的发送情况主动切换半双工收发器的收发模式。
其中网络信号所述的通讯协议有多种，包括802.11全家族，而预设通讯信号的协议则包括各种串行通讯协议。
如图2所示，还包括调压稳压器，含有：双路降压调整器MP2122、电容C10-电容C14、电容C17、电阻R8、电阻R10和电感L2，以及稳压器TPS54331D、电容C6-电容C9、电容C1、电容C3、电容C4、电阻R3-电阻R7、瞬态二极管D2和电感L1。用于先将外部输入的24电源通过稳压器转换为第一电源VDD50，再将第一电源引入双路降压调整器，对第一电源进行降压处理,从而得到第二电源VDD50,上述第一电源和第二电源作为其它模块的供电来源。
而为了改进通过程序切换半双工收发器SP485EEN可能造成的延迟问题，本发明选择在硬件电路上进行改进。而半双工收发器可以由其第三管脚改变运行方式，因此，如图3所示，所述半双工收发器包括第一至第八引脚，其中：
第一引脚作为信号接收引脚，通过电阻R14连接第二接插件的第四十三接插口，并通过电阻R11接第一电源；第四引脚作为信号发送引脚；第五引脚接地；第六引脚通过电阻R17与第七引脚连接，同时第六引脚通过并联的电容C18和瞬态稳压二极管TVS2接地，并通过电阻R12接第一电源；第七引脚通过并联的电容C19和瞬态稳压二极管TVS3接地，并通过电阻R20接地；第八引脚连接第一电源，并通过电容C5接地。
同时，如图4所示，所述自动切换电路，包括电阻R15、电阻R16、电阻R13和三极管Q1，其中：
所述电阻R15的一端接半双工收发器的第四引脚，另一端同时连接电阻R16的一端和三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极和电阻R16的另一端并联接地；三极管Q1的集电极通过电阻R13接第二电源，并同时连接半双工收发器的第二引脚和第三引脚。
当自动转换电路接收到半双工收发器第四引脚处的信号时，信号经由三极管Q1基极引入并拉高信号，通过集电极发送拉高后的信号至半双工收发器的第三引脚控制其切换至接收模式；
并在第四引脚处无输入信号时，拉低第三引脚处输入信号控制其进入发送模式。
需要说明的是，本发明通过三极管Q1实现SP485EEN的半双工模式，SP485EEN是一款半双工模式的485通讯芯片，进行发送或者接受通信时，需要通过DE(也即是本文所述的第三引脚)管脚进行控制，由软件进行控制。由于系统采用的时LINUX等实时多线程系统，软件上对时序上的操作存在一定误差，不够精准，因此本发明设计了一个自动切换电路，实现了SP485EEN的自动发送、自动接收模式的切换，通过三极管Q1连接串口的TXD的发送管脚，由于串口管脚是硬件驱动的，硬件可以实现自动切换，所以当SP485EEN发送数据时，它会通过三极管Q1自动拉高SP48EEN的模式管脚DE，实现硬件电路上的自动切换，不用软件进行时序操作，提高数据通讯的可靠性。
特别的，因为不同上行设备或下行设备有不同的通信通道数，因此，本发明设有至少八对半双工收发器和自动切换电路，用以适配多种设备，当需要不同通信通道数时，只需导通相对数量的半双工收发器即可。
而为了实现对通信协议的转换，本发明所采用的预置处理程序是储存与一个存储器中，如图5所示，本实施例采用的是TF卡存储，还含有电阻R45-电阻R51，通过第二接插件与主控芯片连接，由主控芯片读取相应程序对不同协议进行转换。
进一步完善的，还包括有一个网络变压器与以太网收发器连接。如图6所示，以太网收发器连接电路中包括有：以太网收发器LAN8720Ai、电阻R87-电阻R92、电容C102、电容C105-电容C107、电容C110、电容C111、电阻R93-电阻R99和晶振Y3；如图7所示，网络变压器连接电路中包括有：网络变压器HR911105A、电阻R100-电阻R103、电容C112-电容C117。
其中网络变压器的第三和第六引脚分别与以太网收发器的第二十三和第二十二引脚连接，网络变压器的第一和第二引脚分别与以太网收发器的第二十一和第二十引脚连接，用以接收以太网收发器接收到的网络信号，并在隔离、耦合和滤波处理后发送回以太网收发器，从而使网络信号更加清晰稳定。
同时，如图8所示，以太网收发器还通过其第十五引脚连接电源监控器IMP809的第二引脚，其第二引脚还通过电容C15接地，第一引脚接地，第三引脚接第二电源并通过电容C16接地。用以为以太网收发器提供复位电压，避免内部复位或阻容复位电路电压可变性差的问题，使得复位可靠，避免复位不当造成的系统假死。
应用本发明所述的一种自动切换收发模式的网关的技术，例如应用在智慧楼宇上，通过LoRa(一种低功耗局域网无线标准)转物理模型(电信号)，再通过本实施例所提供的附属电路以虚拟串口映射的方式进行控制，再通过半双工收发器转为MBUS信号，从而实现采集水表等设备的数据采集，还可以通过拓展PLC的方式，下发JS文件驱动，从而实现在PLC上解析JS文件驱动，完成各种设备的解析，从而只需要在云端配置JS文件，可对接各种设备。
实施例二
为了更好的对本发明进行阐述，本实施例以具体流程的方式来岁本发明进行进一步解释，如图1、图3至图7、图9和图10所示，以系统接收到网络信号为例。
当以太网收发器接收到上行设备发送的网络信号后，信号先经由网络变压器隔离、耦合和滤波处理，将信号清晰化，再通过以太网收发器上的17、18、16、8、7、11、10、15、13、12、14引脚，分别连接第一接插件的51、49、41、43、63、61、59、68、35、37接插口以及第二第接插件的59接插口，将网络信号发送至主控芯片。
主控芯片通过第二接插件的11、13、17、19、7、9、15接插口分别连接存储器的8-1、9引脚，从存储器中读取相应的通讯协议转换程序将网络信号转换为相应的预设通讯信号，在通过第二接插件的41、45、49、53接插口传输至对应的半双工收发器，自动切换电路检测到该信号，利用三极管Q1将信号拉高输送至半双工收发器的第三引脚，使半双工收发器可以根据硬件控制自动切换至接收模式。并在第四引脚处无信号时半双工收发器切换至发送模式，并通过第二接插件的43、47、51、55接插口连接下行设备。
通过上述过程即可完成整个通讯的连接。
综上所述，本发明所述的一种自动切换收发模式的网关，可以应用在智慧楼宇上，通过LoRa转物理模型，再通过虚拟串口映射的方式进行控制，再通过半双工收发器转为MBUS信号，从而实现采集水表设备的数据采集，还可以通过拓展PLC的方式，下发JS文件驱动，从而实现在PLC上解析JS文件驱动，完成各种设备的解析，从而只需要在云端配置JS文件，可对接各种设备。
通过自动切换电路对信号的拉高处理引至半双工收发器的第三引脚，从而使得半双工收发器可以根据信号就可进行模式切换，无需等待带有延时误差的软件控制信号。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种自动切换收发模式的网关，其特征在于，包括以太网收发器、第一接插件、主控芯片、第二接插件以及数量相同的多个半双工收发器和自动切换电路，其中：
以太网收发器，用于接收上行设备的网络信号并通过第一接插件输送给主控芯片，同时通过第一接插件接收主控芯片的网络信号并发送给上行设备；
主控芯片，用于根据预置处理程序将网络信号与预设通讯信号相互转换；
半双工收发器，用于通过第二接插件对下行设备发送或接收预设通讯信号；
自动切换电路，用于根据预设通讯信号的发送情况主动切换半双工收发器的收发模式。
2.如权利要求1所述的一种自动切换收发模式的网关，其特征在于，还包括调压稳压器，用于将外部电源转换为第一电源和第二电源。
3.如权利要求2所述的一种自动切换收发模式的网关，其特征在于，所述半双工收发器包括第一至第八引脚，其中：
第一引脚作为信号接收引脚，通过电阻R14连接第二接插件的第四十三接插口，并通过电阻R11接第一电源；第四引脚作为信号发送引脚；第五引脚接地；第六引脚通过电阻R17与第七引脚连接，同时第六引脚通过并联的电容C18和瞬态稳压二极管TVS2接地，并通过电阻R12接第一电源；第七引脚通过并联的电容C19和瞬态稳压二极管TVS3接地，并通过电阻R20接地；第八引脚连接第一电源，并通过电容C5接地。
4.如权利要求3所述的一种自动切换收发模式的网关，其特征在于，所述自动切换电路，包括电阻R15、电阻R16、电阻R13和三极管Q1，其中：
所述电阻R15的一端接半双工收发器的第四引脚，另一端同时连接电阻R16的一端和三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极和电阻R16的另一端并联接地；三极管Q1的集电极通过电阻R13接第二电源，并同时连接半双工收发器的第二引脚和第三引脚。
5.如权利要求4所述的一种自动切换收发模式的网关，其特征在于，所述自动切换电路：
当自动转换电路接收到半双工收发器第四引脚处的信号时，信号经由三极管Q1基极引入并拉高信号，通过集电极发送拉高后的信号至半双工收发器的第三引脚控制其切换至接收模式；
并在第四引脚处无信号时，拉低第三引脚处输入信号控制其进入发送模式。
6.如权利要求1所述的一种自动切换收发模式的网关，其特征在于，当通信通道数改变时，可通过增减半双工收发器和自动切换电路的导通数满足供需要求。
7.如权利要求1所述的一种自动切换收发模式的网关，其特征在于，还包括存储器，用于存储预置处理程序，其通过第二接插件与主控芯片连接。
8.如权利要求1所述的一种自动切换收发模式的网关，其特征在于，还包括网络变压器，用于将以太网收发器接收到的网络信号进行隔离、耦合和滤波处理。
9.如权利要求1所述的一种自动切换收发模式的网关，其特征在于，还包括电源监控器，用于向以太网收发器提供复位电压。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101719112A (zh) * 2009-11-19 2010-06-02 北京东方信联科技有限公司 一种rs485半双工收发自动切换电路
CN201839452U (zh) * 2010-09-09 2011-05-18 华南农业大学 一种无线传感器网络智能网关
CN204633796U (zh) * 2015-06-12 2015-09-09 浙江师范大学 嵌入式多协议网关
CN204965418U (zh) * 2015-10-14 2016-01-13 深圳益邦阳光有限公司 一种新型rs-485接口驱动电路
CN208903424U (zh) * 2018-10-25 2019-05-24 四川鹏翔电气设备有限公司 一种物联网数据采集模块
US20190238369A1 (en) * 2018-01-30 2019-08-01 Lsis Co., Ltd. Uart-based communication-speed automatic-switching method
CN210222547U (zh) * 2019-09-20 2020-03-31 苏州大学 一种基于嵌入式的以太网多功能网关模块

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101719112A (zh) * 2009-11-19 2010-06-02 北京东方信联科技有限公司 一种rs485半双工收发自动切换电路
CN201839452U (zh) * 2010-09-09 2011-05-18 华南农业大学 一种无线传感器网络智能网关
CN204633796U (zh) * 2015-06-12 2015-09-09 浙江师范大学 嵌入式多协议网关
CN204965418U (zh) * 2015-10-14 2016-01-13 深圳益邦阳光有限公司 一种新型rs-485接口驱动电路
US20190238369A1 (en) * 2018-01-30 2019-08-01 Lsis Co., Ltd. Uart-based communication-speed automatic-switching method
CN208903424U (zh) * 2018-10-25 2019-05-24 四川鹏翔电气设备有限公司 一种物联网数据采集模块
CN210222547U (zh) * 2019-09-20 2020-03-31 苏州大学 一种基于嵌入式的以太网多功能网关模块

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