CN115209575A - 一种基于mqtt通信协议的网关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于MQTT通信协议的网关设备，包括：RF通信模块，包括LoRa芯片，用于接收下行设备主导上传的数据；控制器，设置有SPI接口，所述SPI接口连接LoRa芯片，以对LoRa芯片的参数进行配置，且接收来自RF通信模块的数据，并将所接收的数据打包成MQTT协议格式的数据；4G通信模块，与控制器连接，用于将打包成MQTT协议格式的数据发送至云端MQTT服务器。本发明中RF通信模块仅接收下行设备的数据，即工作时，数据传输由下行设备主导，且控制器通过SPI接口直接连接LoRa芯片，便于配置芯片参数，只要下行设备通信参数与LoRa芯片参数匹配即可接入网关，且控制器不对接收的数据进行处理。

Description

一种基于MQTT通信协议的网关设备
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域，更具体地涉及一种基于MQTT通信协议的网关设备。
背景技术
网关是物联网系统中的一个重要设备，是一个数据采集传输设备，用于上行TCP/IP通信与下行微功率无线或RS-485串口通信链路的转换，以及把下行各类设备的通信协议转换成上行统一的协议。
目前，市面上类似的产品如集中器，DTU等都是由采集设备主导，下行通信协议栈配合实现采集数据，需要掌握下接所有设备的通信协议，数据再转换成TCP/IP数据发送给后台服务器，且这些产品采用的通信协议都是某一行业内的某一产品的标准协议，各个不同产品所采用的通信协议可能不同，使用者需要理解上行协议、下行设备协议和一些复杂的业务流程才能使得本地的一些数据接入互联网。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可增强对下行设备的兼容性且简单易操作的基于MQTT通信协议的网关设备。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于MQTT通信协议的网关设备，包括：
RF通信模块，包括LoRa芯片，用于与下行设备通信，以接收下行设备主导上传的数据；
控制器，设置有SPI接口，所述SPI接口连接LoRa芯片，以对LoRa芯片的参数进行配置，且接收来自RF通信模块的数据，并将所接收的数据打包成MQTT协议格式的数据；
4G通信模块，与控制器连接，用于将打包成MQTT协议格式的数据发送至云端MQTT服务器。
其进一步技术方案为：所述基于MQTT通信协议的网关设备还包括有与控制器连接的用于与下行设备通信的RS485通信模块。
其进一步技术方案为：所述基于MQTT通信协议的网关设备还包括有与控制器连接的用于传输网关配置参数的红外通信模块，以实现本地维护。
其进一步技术方案为：所述基于MQTT通信协议的网关设备还包括有与控制器连接的用于存储网关配置参数的存储模块。
其进一步技术方案为：所述基于MQTT通信协议的网关设备还包括有为所述RF通信模块、控制器以及4G通信模块供电的电源模块。
其进一步技术方案为：所述控制器还连接有一用于指示所述基于MQTT通信协议的网关设备工作状态的状态指示模块。
与现有技术相比，本发明基于MQTT通信协议的网关设备中RF通信模块仅接收下行设备的数据，即工作时，数据传输由下行设备主导，本发明网关设备被动接收下行设备的数据，且控制器通过SPI接口直接连接LoRa芯片，便于配置LoRa芯片参数，使得LoRa芯片接收和发送数据，只要下行设备通信参数与LoRa芯片参数匹配即可接入网关，传送数据至网关设备，增强了对下行设备的兼容性，且控制器不对接收的数据进行处理，仅将数据按照MQTT协议格式通过4G通信模块发送至云端MQTT服务器，使用者不需理解通信协议，通过本发明基于MQTT通信协议的网关设备可使得本地数据传输到互联网操作简单方便。
附图说明
图1是本发明基于MQTT通信协议的网关设备一具体实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
参照图1，图1为本发明基于MQTT通信协议的网关设备100一具体实施例的结构框图。在附图所示的实施例中，所述基于MQTT通信协议的网关设备100包括RF通信模块10、4G通信模块30以及控制器20，其中，所述RF通信模块10包括LoRa芯片，用于与下行设备200通信，以接收下行设备200主导上传的数据；所述控制器20设置有SPI接口，所述SPI接口连接LoRa芯片，以对LoRa芯片的参数进行配置，且接收来自RF通信模块10的数据，并将所接收的数据打包成MQTT协议格式的数据；优选地，本实施例中，所述控制器20选用单片机实现上述功能；所述4G通信模块30与控制器20连接，用于将打包成MQTT协议格式的数据发送至云端MQTT服务器300。基于上述设计，RF通信模块10常态时仅接收下行设备200的数据，即工作时，数据传输由下行设备200主导，本发明网关设备100被动接收下行设备200的数据，且控制器20不对接收的数据进行处理，仅将下行设备200传输的数据按照MQTT协议格式通过4G通信模块30发送至云端MQTT服务器300，因本发明基于MQTT通信协议的网关设备100是由下往上数据流转换通道,MQTT也是目前国际通用的物联网行业基础性质的通信协议，使用者不需理解其他通信协议，通过本发明网关设备100本地数据传输到互联网操作简单方便，且因控制器20通过SPI接口直接连接LoRa芯片，便于配置LoRa芯片参数，使得LoRa芯片接收和发送数据，只要下行设备200通信参数与LoRa芯片参数匹配即可接入网关，使得任意设备都可以通过本发明网关设备100发布信息去任意标准的MQTT服务器300。
在某些实施例中，所述基于MQTT通信协议的网关设备100还包括有与控制器20连接的用于与下行设备200通信的RS485通信模块40，以便与部分非RF接口的下行设备200通信连接。可理解地，本发明基于MQTT通信协议的网关设备100工作时，RF通信模块10和RS485通信模块40都处于等待接收数据状态,下行设备200只要通信参数匹配均可以接入，且若下行RF通信模块10或RS485通信模块40有数据输入，按照网关设备100主题参数，通过4G通信模块30，通过TCP/IP模式MQTT协议，把下行设备200发送的这个主题的数据发布给MQTT服务器300，而MQTT服务器300可根据客户端的订阅，发送相关数据给相应客户端。
在某些实施例中，所述基于MQTT通信协议的网关设备100还包括有与控制器20连接的用于传输网关配置参数的红外通信模块50，以实现本地维护；进一步地，所述控制器20还连接有用于存储网关配置参数的存储模块60。基于上述设计，可通过红外通信模块50进行本地维护，实现网关设备100某些参数的设置和修改，例如，可以对MQTT服务器IP、MQTT服务器300能识别的登录账号和密码以及RF通信模块10和RS485通信模块40上的发布主题名等，且通过存储模块60可将上述设置或修改的网关参数存储下来，提供运行时使用。
在本实施例中，所述控制器20还连接有一为所述RF通信模块10、控制器20、4G通信模块30、RS485通信模块40、红外通信模块50以及存储模块60供电的电源模块70。具体地，所述电源模块70可包括充电电池以及电源管理电路，所述电源管理电路可包括有AC-DC电源转换单元以及充电电路，所述AC-DC电源转换单元通过所述充电电路与充电电池连接，所述充电电池与所述RF通信模块10、控制器20、4G通信模块30、RS485通信模块40、红外通信模块50以及存储模块60连接，以供电。基于上述设计，所述AC-DC电源转换单元外接市电时，可将市电转换成满足相关标准的直流电流，在有市电时，所述AC-DC电源转换单元可通过所述充电电路对充电电池进行充电，保证充电电池的电量，以确保基于MQTT通信协议的网关设备100的正常工作。而所述AC-DC电源转换单元及充电电路为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。
在某些实施例中，所述控制器20还连接有一用于指示所述基于MQTT通信协议的网关设备100工作状态的状态指示模块80。优选地，所述状态指示模块80可包括有至少一个与所述控制器20连接的LED指示灯。例如可设置电源指示灯以及信息传输状态指示灯，其中，所述电源指示灯用于显示该基于MQTT通信协议的网关设备100的开闭状态；所述信息传输状态指示灯用于显示是否有数据输入本发明网关设备100，若有则该信息传输状态指示灯亮。
综上所述，传统网关中LoRa模块采用LoRa-串口，LoRa大部分功能已经封装好,网关对LoRa模块的应用主要体现在发送接收数据和一些指令，LoRa模块的配置需要借助额外的设备进行，网关本身不可对LoRa模块进行直接设置，而本发明中控制器通过SPI接口直接连接LoRa芯片，可配置LoRa芯片参数，使得只要下行设备通信参数与LoRa芯片参数匹配即可接入网关，传送数据至网关设备，且本发明中RF通信模块仅接收下行设备的数据，即工作时，数据传输由下行设备主导，本发明网关设备被动接收下行设备的数据，且控制器不对接收的数据进行处理，仅将下行设备传输的数据按照MQTT协议格式通过4G通信模块发送至云端MQTT服务器，使用者不需理解通信协议，通过本发明基于MQTT通信协议的网关设备可使得本地数据传输到互联网操作简单方便，可大大降低物联网从业者的远程数据采集的技术门槛和业务门槛。
以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于MQTT通信协议的网关设备，其特征在于，包括：
RF通信模块，包括LoRa芯片，用于与下行设备通信，以接收下行设备主导上传的数据；
控制器，设置有SPI接口，所述SPI接口连接LoRa芯片，以对LoRa芯片的参数进行配置，且接收来自RF通信模块的数据，并将所接收的数据打包成MQTT协议格式的数据；
4G通信模块，与控制器连接，用于将打包成MQTT协议格式的数据发送至云端MQTT服务器。
2.如权利要求1所述的基于MQTT通信协议的网关设备，其特征在于：所述基于MQTT通信协议的网关设备还包括有与控制器连接的用于与下行设备通信的RS485通信模块。
3.如权利要求1所述的基于MQTT通信协议的网关设备，其特征在于：所述基于MQTT通信协议的网关设备还包括有与控制器连接的用于传输网关配置参数的红外通信模块，以实现本地维护。
4.如权利要求3所述的基于MQTT通信协议的网关设备，其特征在于：所述基于MQTT通信协议的网关设备还包括有与控制器连接的用于存储网关配置参数的存储模块。
5.如权利要求1所述的基于MQTT通信协议的网关设备，其特征在于：所述基于MQTT通信协议的网关设备还包括有为所述RF通信模块、控制器以及4G通信模块供电的电源模块。
6.如权利要求1所述的基于MQTT通信协议的网关设备，其特征在于：所述控制器还连接有一用于指示所述基于MQTT通信协议的网关设备工作状态的状态指示模块。
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