CN113037820A

CN113037820A - 一种物联网设备通讯模块

Info

Publication number: CN113037820A
Application number: CN202110221123.8A
Authority: CN
Inventors: 贾朝心; 韩野; 李广袤; 张鹏寿; 王常云
Original assignee: Beijing Ec Founder Co ltd
Current assignee: Beijing Ec Founder Co ltd
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2021-06-25
Anticipated expiration: 2041-02-26
Also published as: CN113037820B

Abstract

本发明公开了一种物联网设备通讯模块，包括：存储器，存储系统固件、应用程序、配置文件、用户数据、系统动态数据，外部接口，实现与外部设备信号连接，基带芯片，解析数据识别数据通信协议类型、查找相应协议类型的配置文件并根据配置文件完成应用程序的配置工作。其解析数据识别通信协议类型，通过配置文件完成通信协议的设置，不需要重新写入相应通讯协议的程序。

Description

一种物联网设备通讯模块

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体地涉及一种物联网设备通讯模块。

背景技术

随着通讯技术的发展，无线通讯模块已广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。

现有无线通讯模块在通常采用预置的单一通信协议，譬如ZigBee协议、蓝牙协议、Lora协议、红外线数据通讯协议等。但是，在某些应用场合，譬如智能家居领域，物联网系统是异构的，工作时，若需采用另一种通讯协议，需要重新写入相应通讯协议的程序，十分麻烦。

发明内容

为了解决现有无线通讯模块在协议切换时需要重新写入相应通讯协议的问题，本发明提供一种物联网设备通讯模块，其解析数据识别通信协议类型，通过配置文件完成通信协议的设置，不需要重新写入相应通讯协议的程序。

本发明通过以下技术方案实现：

一种物联网设备通讯模块，包括：

存储器，存储系统固件、应用程序、配置文件、身份验证信息、用户数据、系统动态数据，

外部接口，实现与外部设备信号连接，

基带芯片，解析数据识别数据通信协议类型、查找相应协议类型的配置文件并根据配置文件完成应用程序的配置工作。

本方案通讯模块的基带芯片基于数据解析识别通信协议类型，根据相应通讯协议的配置文件完成应用程序的配置设置，在满足众多协议的运行时，不需要重新烧写程序，支持多协议，实现网关服务的扩展，提高网关与各互联设备之间的稳定性。

作为优选，为了提高外部设备接入的合法性，提高数据传输的安全性，避免非法设备接入，所述基带芯片包括：

解析配置单元，抓取并解析数据、识别数据通信类型、查找相应协议类型的配置文件并根据配置文件完成应用程序的配置工作，

授权检验单元，完成外部设备注册以生成设备的身份验证信息，根据身份验证信息对数据合法性进行验证，所述身份验证信息包括：唯一的身份码，

无线通讯处理单元，实现数据收发；

所述授权检验单元验证数据合法性的步骤为：

A、获取数据的加密明文密码和设备ID，

B、将该加密明文密码偶数位外的所有数据分别乘以该密码长度值后求和得到第一数据，

C、将第一数据与身份码相加后除以一值后取余得到第二数据，

D、若第二数据各位与加密明文密码各偶数位有不同，则重复步骤C直至验证完所有身份码；若第二数据的各位与加密明文密码各偶数位相同，则提取明文密码奇数位并与ID的奇数位进行比对，若比对正确，判定该数据为已注册的合法外部设备，传输数据并解码使用。

进一步的，所述解析配置单元包括：

数据抓取模块，抓取无线通信处理器传送的报文数据；

解析识别模块，解析协议标识字段和封装类型以识别通信协议类型；

查找模块，根据识别结果在存储器中查找相应配置文件；

配置模块，根据配置文件对应用程序进行配置。

作为优选，为了实现网关支持的通信协议的扩展，实现多场景适用，所述基带芯片还包括：

用于获取定制信息的信息获取单元，所述定制信息包括协议属性及协议相关操作规则；

根据定制信息生成对应通信协议配置文件的配置文件生成单元。

进一步的，所述协议属性包括每个协议项名称、ID、元素及元素属性，所述元素包括元素位和长度属性。

进一步的，所述协议相关操作规则包括操作类型、操作对象和协议接口三者间的关系。

作为优选，所述存储器包括用于存储系统固件、应用程序、配置文件、用户数据的第一存储器和用于存储系统动态数据的第二存储器。

作为优选，为了满足多类型外部设备的接入，所述外部接口包括UART接口、LCD接口、I2C接口、SPI接口、KEYBOARD接口、MOUSE接口、RF控制器接口中的至少一种。

作为优选，所述配置文件至少包括ZigBee通信协议的配置文件和蓝牙通信协议的配置文件。通过ZigBee通信协议的配置文件和蓝牙通信协议的配置文件，满足蓝牙通信和ZigBee通信的需求，在智能家居领域即满足现有大部分无线智能家居设备的通信连接需求。

本发明与现有技术相比，至少具有以下优点和有益效果：

本发明的通讯模块通过解析数据识别数据的通信协议类型，根据相应通讯协议的配置文件完成应用程序的配置设置，在满足众多协议的运行时，不需要重新烧写程序，支持多协议，实现网关服务的扩展，提高网关与各互联设备之间的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明基带芯片的原理框图。

图3是解析配置单元的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。

应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选可能设计中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种物联网设备通讯模块，包括存储器、外部接口、基带芯片。存储器以存储系统固件、应用程序、身份验证信息、配置文件、用户数据、系统动态数据，外部接口实现与外部设备信号连接，基带芯片用于解析数据识别数据通信协议类型、查找相应协议类型的配置文件并根据配置文件完成应用程序的配置工作。基带芯片通过解析数据识别数据的通信协议类型，通过配置文件的方式实现应用程序的相关配置，实现动态安装卸载程序和多协议支持，不需要重新烧写程序，方便快捷。

实施例2

基于上述实施例的原理，本实施例在此基础上公开一具体实施方式，即如图2所示，该物联网设备通讯模块基于嵌入式系统，包括一基带芯片、一存储器、一外部接口。

该存储器包括一第一存储器和一第二存储器，第一存储器存储系统固件、应用程序、配置文件、用户数据，第二存储器用于存储系统动态数据。采用两个存储器实现数据存储的动静分离，以提高通讯模块的性能。配置文件至少包括ZigBee通信协议的配置文件和蓝牙通信协议的配置文件，应用程序即基于通信协议的通信程序，用户数据为包括ID、密码等数据。

外部接口实现与外部设备信号连接，包括UART接口、LCD接口、I²C接口、SPI接口、KEYBOARD接口、MOUSE接口、RF控制器接口中的至少一种。在智能家居网关领域中，优选的，可同时设置上述全部接口，满足多类型外部的接入，提高其实用性，便于用户需求选择。

基带芯片1包括解析配置单元11、授权检验单元13和无线通讯处理单元12。无线通讯处理单元实现数据收发；解析配置单元抓取转发的数据后解析该数据、识别数据通信类型、查找相应协议类型的配置文件并根据配置文件完成应用程序的配置工作。具体的，如图3所示，解析配置单元包括数据抓取模块、解析识别模块、查找模块、配置模块，数据抓取模块以抓取无线通信处理器传送的报文数据；解析识别模块以解析协议标识字段和封装类型以识别通信协议类型；查找模块以根据识别结果在存储器中查找相应配置文件，并生成配置结果，配置结果是与数据通信协议匹配的配置文件；配置模块以根据配置结果的配置文件对应用程序进行配置。授权检验单元完成外部设备注册以生成设备的身份验证信息并根据身份验证信息对数据合法性进行验证，身份验证信息包括：唯一的身份码。初次接入时，对其进行注册并生产相应身份验证信息，以便于后续数据传输时进行身份合法性验证。

外部设备接入后，先完成相关注册以对其合法性进行检验，生成与之唯一对应的身份码，即一合法外部设备对应唯一身份码。仅将其身份码存储在存储器中，以便后续数据交互验证时使用。外部设备与该通讯模块进行数据交互时，采用加密方式进行，外部设备采用明文实现数据加密，其密码的生成采用以下方式：获取设备ID，将ID除偶数位外的所有数据分别乘以ID长度值后求和。若ID内包含字母，则以其ACIIS码对应的十进制值进行计算。求和后的数据与身份码相加后除以一值T取余，该值可根据具有情况设定，在智能家居领域，该值为100即可，并将取余得到的数据依次替换ID偶数位后得到明文密码。

一外部设备以身份码为101、ID为1234567890、ID长度为10、T＝100，为例进行说明。偶数位分别为2、4、6、8、0，除偶数位外的所有数据分别乘10后250，250+101＝351，除以一值取余得51，则得到明文密码1030507591。则该外部设备以1030507591的明文加密数据。

授权检验单元验证数据合法性的步骤为：

A、获取数据的加密明文密码和设备ID，

C、将第一数据与身份码相加后除以一值T后取余得到第二数据，

D、若第二数据各位与加密明文密码各偶数位有不同，则重复步骤C直至验证完所有身份码；若第二数据的各位与加密明文密码各偶数位相同，则判定该数据为合法的外部设备传输数据并解码使用。

授权检验单元接收该加密数据后，对1030507591进行相关操作，偶数位分别为2、4、6、8、0，除偶数位外的所有数据分别乘10后250，若此时智能家居网关中保留的身份码有51、101、236，250+51＝301，除以100取余为1，其各位与各偶数位有不同，即000001≠00051。继续轮询，250+101＝351，除以100取余为51，其各位与各偶数位均相同，即00051＝此处的取余结果00051。获取该设备的ID，提取明文密码奇数位并与ID的奇数位进行比对，若比对正确，若均是13579，则比对正确，判定该数据为验注册的合法外部设备传输数据并解码使用，则此设备为合法设备；利用明文密码解码数据并使用。设备数据也可能是外部非法设备截取数据后获取的密码。

基于上述物联网设备通讯模块，其配置文件包括ZigBee通信协议的配置文件和蓝牙通信协议的配置文件，将该物联网设备通讯模块安装在智能家居网关中时，满足大部分家庭智能设备的通信连接。

进一步的，为了便于多协议扩展，在上述结构的基础上基带芯片还包括信息获取单元和配置文件生成单元。信息获取单元用于获取定制信息，定制信息包括协议属性及协议相关操作规则。定制信息的输入必须也是合法设备输入的信息，其采用上述合法验证方法进行相关验证。协议属性包括每个协议项名称、ID、元素及元素属性，所述元素包括元素位和长度属性；协议相关操作规则包括操作类型、操作对象和协议接口三者间的关系。配置文件生成单元根据定制信息生成对应通信协议的配置文件。采用上述信息获取单元和配置文件生成单元可生成用户、开发人员或者其他操作人员根据实际情况扩展的相关通信协议的配置文件，以实现第一存储器中配置文件的扩展，实现可支持协议扩展。譬如根据具体情况可在上述ZigBee通信协议的配置文件和蓝牙通信协议的配置文件的基础上配置关于红外通信协议的配置文件、RF通信协议，实现可支持通信协议的无限扩展，满足多通信协议扩展的需求。同样以智能家居为例，随着现有智能家居的发展，通信的发展，智能家居网关的通信协议也会有更新，但是，采用本方案的结构，即使通信协议有更新，也仅需更新其配置文件即可，延长本物联网设备通讯模块的可使用寿命周期。

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims

1.一种物联网设备通讯模块，其特征在于，包括：

存储器，存储系统固件、应用程序、配置文件、用户数据、身份验证信息、系统动态数据，

外部接口，实现与外部设备信号连接，

2.根据权利要求1所述的一种物联网设备通讯模块，其特征在于，所述基带芯片包括：

无线通讯处理单元，实现数据收发；

所述授权检验单元验证数据合法性的步骤为：

A、获取数据的加密明文密码和设备ID，

3.根据权利要求2所述的一种物联网设备通讯模块，其特征在于，所述解析配置单元包括：

数据抓取模块，抓取无线通信处理器传送的报文数据；

查找模块，根据识别结果在存储器中查找相应配置文件；

配置模块，根据配置文件对应用程序进行配置。

4.根据权利要求2所述的一种物联网设备通讯模块，其特征在于，所述基带芯片还包括：

5.根据权利要求4所述的一种物联网设备通讯模块，其特征在于，所述协议属性包括每个协议项名称、ID、元素及元素属性，所述元素包括元素位和长度属性。

6.根据权利要求4所述的一种物联网设备通讯模块，其特征在于，所述协议相关操作规则包括操作类型、操作对象和协议接口三者间的关系。

7.根据权利要求2所述的一种物联网设备通讯模块，其特征在于，所述将第一数据与身份码相加后除以一值中的值为100。

8.根据权利要求1所述的一种物联网设备通讯模块，其特征在于，所述存储器包括用于存储系统固件、应用程序、配置文件、用户数据的第一存储器和用于存储系统动态数据的第二存储器。

9.根据权利要求1所述的一种物联网设备通讯模块，其特征在于，所述外部接口包括UART接口、LCD接口、I²C接口、SPI接口、KEYBOARD接口、MOUSE接口、RF控制器接口中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的一种物联网设备通讯模块，其特征在于，所述配置文件至少包括ZigBee通信协议的配置文件和蓝牙通信协议的配置文件。