CN202077189U - 一种无线延长设备及具有该无线延长设备的物联网 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无线延长设备，其包括天线、无线接收模块、无线发射模块、单片机、网路接口模块以及网卡接口。该无线接收模块、该无线发射模块均与该天线电性连接，该无线发射模块的输入端与该无线接收模块的输出端分别电性连接到该单片机，该网路接口模块一端电性连接于该单片机，另一端电性连接于该网卡接口。所述无线延长设备解决了在只有一个单片机和一个网路接口模块的前提下，实现TCP/IP协议与物联网无线信号的直接转换。该无线延长设备本装置体积小巧，使用灵活(有网络接口的地方就可以使用)。本实用新型还提供了一种具有该无线延长设备的物联网。

Description

一种无线延长设备及具有该无线延长设备的物联网

技术领域

本实用新型涉及一种电子设备及具有该电子设备的网络，尤其涉及一种无线延长设备及具有该无线延长设备的物联网。

背景技术

物联网是一个新兴的行业，如果要让所有新生产的和原有的终端设备都能直接接入到物联网不大现实，实现起来成本也太过昂贵。因此，在现有产品基础上增加一个过度产品极具必要性。目前的物联网方案中，控制主机与终端设备之间的通讯，多数是直接通过无线信号来完成：一台主机给所有终端设备发送带有控制信息的无线信号，接收来自终端设备发送的带有采集信息或者报警信息的无线信号。由于控制主机都是独立逻辑的，一个企业或一个家庭往往只有一台主机。由于受发射功率限制，主机控制信息或传感器的采集信息经过调制到315M/433MHz频率上后，在室内的复杂环境下，穿墙能力不够，无线接收或发射距离有限，不能到达各个位置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种无线延长设备及具有该无线延长设备的物联网，旨在与物联网中的物联网控制主机配合使用，延长了该物联网控制主机的无线传输距离，从而使该无线延长设备附近的终端设备可以可靠地通过该物联网控制主机连接到互联网。

本实用新型是这样实现的，一种无线延长设备，其包括天线、无线接收模块、无线发射模块、单片机、网路接口模块以及网卡接口。该无线接收模块、该无线发射模块均与该天线电性连接，该无线发射模块的输入端与该无线接收模块的输出端分别电性连接到该单片机，该网路接口模块一端电性连接于该单片机，该网路接口模块的另一端电性连接于该网卡接口。

进一步地，该网路接口模块包括单片机接口、用户数据区、发送缓冲区、接收缓冲区、以太网媒体访问控制层、以太网物理层，该单片机与该网路接口模块的单片机接口之间通过地址线与数据线相连，该单片机接口还与该用户数据区、该发送缓冲区、该接收缓冲区分别连接，该以太网媒体访问控制层与该以太网物理层、该发送缓冲区、该接收缓冲区分别连接，该以太网物理层还连接于该网卡接口。

进一步地，该网卡接口为内置网络变压器的RJ45接口。

进一步地，该网路接口模块为以太网控制芯片。

进一步地，该天线的形状呈鞭状。

进一步地，该无线接收模块的频率为315M与433M中的一种。

进一步地，该无线发射模块的频率为315M与433M中的一种。

本实用新型还提供一种物联网，其安装了无线延长设备，该无线延长设备包括天线、无线接收模块、无线发射模块、单片机、网路接口模块以及网卡接口。该无线接收模块、该无线发射模块均与该天线电性连接，该无线发射模块的输入端与该无线接收模块的输出端分别电性连接到该单片机，该网路接口模块一端电性连接于该单片机，该网路接口模块的另一端电性连接于该网卡接口。

进一步地，该网路接口模块包括单片机接口、用户数据区、发送缓冲区、接收缓冲区、以太网媒体访问控制层、以太网物理层，该单片机与该网路接口模块的单片机接口之间通过地址线与数据线相连，该单片机接口还与该用户数据区、该发送缓冲区、该接收缓冲区分别连接，该以太网媒体访问控制层与该以太网物理层、该发送缓冲区、该接收缓冲区分别连接，该以太网物理层还连接于该网卡接口。

进一步地，该网卡接口为内置网络变压器的RJ45接口。

进一步地，该网路接口模块为以太网控制芯片。

进一步地，该天线的形状呈鞭状。

进一步地，该无线接收模块的频率为315M与433M中的一种。

进一步地，该无线发射模块的频率为315M与433M中的一种。

进一步地，该物联网还包括物联网控制主机、物联网服务器、客户终端以及物联网终端设备，该线延长设备通过TCP/IP网络连接于该物联网控制主机与该物联网服务器中的一者，该无线延长设备还通过无线信号直接与该物联网终端设备通信。

进一步地，该物联网终端设备为烟感、无线开关、水感以及电动窗帘控制器中的至少一种。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型提供的无线延长设备及具有该无线延长设备的物联网解决了在只有一个单片机和一个以太网控制芯片的前提下，实现TCP/IP协议与物联网无线信号的直接转换，TCP/IP协议栈中的应用层、网络层、传输层功能、无线信息编解码、传输格式控制及其他控制逻辑都是在同一个单片机里完成。因此，该无线延长设备本装置体积小巧，使用灵活(有网络接口的地方就可以使用)，信号传输可靠，从实际效果来看，相当于有效的增加了物联网控制主机的无线信号传输距离。

附图说明

图1是本实用新型实施方式提供的物联网组成示意图。

图2是图1中的物联网的无线延长设备的组成示意图。

图3是图2中的无线延长设备的网络接口模块的组成示意图。

符号说明

无线延长设备                100

物联网                      200

物联网控制主机              300

物联网服务器                400

客户端电脑                  500

客户手机                    600

物联网终端设备              700

烟感                        701

无线开关                    703

水感                        705

电动窗帘控制器              707

天线                        10

电源电路                    110

无线接收模块                12

无线发射模块                14

单片机                      16

网路接口模块                18

网卡接口                    19

单片机接口                  181

用户数据区                  182

发送缓冲区                  183

接收缓冲区                  185

以太网媒体访问控制层        186

太网物理层                  187

网络指示灯控制              188

时钟                        189

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，其为本实用新型的实施方式提供的无线延长设备100的使用示意图，无线延长设备100能应用于物联网、智能家居、防盗报警、智能控制等应用场合，如，安装配套在家庭、商铺、企业的智能控制与安防报警的物联网控制主机。在本实施方式中，以物联网200为例进行举例说明。

物联网200包括无线延长设备100、物联网控制主机300、物联网服务器400、客户端电脑500、客户手机600以及物联网终端设备700。物联网终端设备700包括烟感701、无线开关703、水感705以及电动窗帘控制器707，其中，烟感701与水感705为触发探测类设备，无线开关703与电动窗帘控制器707为控制类设备，触发探测类设备与控制类设备均属于无线节点装置，可以理解，在其它实施方式中，可以包括气感等多个无线节点装置。客户端电脑500与客户手机600均为客户终端。

无线延长设备100与物联网控制主机300或物联网服务器400能通过TCP/IP网络连接起来，从而能与物联网服务器400进行网络通信，另外无线延长设备100还可以通过无线信号(本实施方式中为315M/433MHz的无线信号)直接与物联网终端设备700中的无线传感器和无线控制器(即烟感701、无线开关703、水感705、电动窗帘控制器707)进行通信。

物联网终端设备700向客户端电脑500或客户手机600的发送信息流程如下：物联网终端设备700发送无线信号(本实施方式中为315M/433MHz的无线信号)至无线延长设备100；无线延长设备100接收该无线信号，并对其解码，将其转换成以太网信号传送给物联网控制主机300；物联网控制主机300通过互联网发送给物联网服务器400或者直接发送给客户端电脑500或者客户手机600。

客户端电脑500或客户手机600向物联网终端设备700的发送信息流程如下：客户端电脑500通过互联网发送命令至物联网控制主机300；物联网控制主机300接收该命令并将其发送给无线延长设备100；无线延长设备100接收该命令并将其调制后发出无线信号(本实施方式中为315M/433MHz的无线信号)至物联网终端设备700；物联网终端设备700接收该无线信号并执行相应的动作。

因此，无线延长设备100的设置使得物联网控制主机300或物联网服务器400可以接收很远处的物联网终端设备700的信号并进行相应控制。这对传统的物联网控制主机来说，延长了物联网200无线距离，从而无线延长设备100附近的物联网终端设备700可以可靠地连接到互联网，物联网终端设备700采集的信息能稳妥的传送到互联网上，物联网终端设备700也可以通过互联网被客户端电脑500、客户手机600等物联网200上的其他设备所控制，使其按照指令执行相应的动作。

接下去，将无线延长设备100的结构进行详细举例说明。

请一并参阅图2及图3，无线延长设备100包括天线10、无线接收模块12、无线发射模块14、单片机16、网路接口模块18、网卡接口19以及电源电路110。无线接收模块12、无线发射模块14均与天线10电性连接，其目的在于共用一根天线10。无线发射模块14的输入端直接电性连接到单片机16的I/O口，无线接收模块12的输出端也直接电性连接到单片机16的I/O口。网路接口模块18一端电性连接于单片机16，另一端电性连接于网卡接口19。电源电路110与单片机16电性连接。在本实施方式中，网卡接口19为内置网络变压器的RJ45接口，电源电路110为3.3V稳压集成电路。

网路接口模块18包括单片机接口181、用户数据区182、发送缓冲区183、接收缓冲区185、以太网媒体访问控制(MAC)层186、以太网物理层187、网络指示灯控制188以及时钟189。单片机16与单片机接口181之间通过地址线与数据线相连，并通过控制/状态线控制运行。在本实施方式中，网路接口模块18为以太网控制芯片，其集成了以太网的物理层187和媒体访问控制层186的功能，该芯片将接收到的以太网信号转变成数据帧，通过数据总线发送给单片机16。作为网路接口模块18的以太网控制芯片完成以太网的物理层任务，而传输层、网络层(TCP/IP协议栈)和应用层全部在单片机16里实现。

时钟189给作为网路接口模块18的以太网控制芯片提供20MHz的时钟脉冲，网络指示灯控制188连接至作为网卡接口19的内置网络变压器的RJ45接口的网络活动状态灯(ACTLED)191以及网络链路状态灯(LINXLED)193上，用于控制网络活动状态灯191以及网络链路状态灯193的亮灯与灭灯，以指示无线延长设备100的传输状态、活动状态。

单片机16承担了TCP/IP协议栈中的传输层、网络层、应用层功能、以及无线信号格式控制，信号纠错的功能。单片机16至少需要4K扩展内存或片内RAM大于等于4K。软件需要实现TCP/IP协议、无线信号编码与解码、各种系统设置等功能。

无线接收模块12将从天线10接收到的物联网终端设备700发出的无线高频信号解调，转变成可以被单片机16接收的信号。无线发射模块14的作用是将需要发送给物联网终端设备700的信号进行调制，变成315M/433MHz高频调幅信号，并通过天线10发送出去。在本实施方式中，天线10大致呈鞭状。由于无线发射模块14和无线接收模块12共用一根鞭状天线10，当无线发射模块14发射信号的时候，无线接收模块12不工作。

具体地，无线接收模块12，其正电源端有一个可受单片机16控制通与断的开关三极管，当无线发射模块12工作时，单片机16控制此三极管截止，无线接收模块12停止工作；当无线发射模块14停止发射后，单片机16控制此三极管导通，无线接收模块12继续工作。因此无线通信是半双工的，这样做的目的是保护无线接收模块12的电路不因无线发射模块14工作时而毁坏。在本实施方式中，无线发射模块14是指不带编码芯片的那种调频或调幅的成品模块，只完成将信号调制到315M/433M后发射出去；无线接收模块12是指不带解码芯片的那种调频或调幅的成品模块，只完成接收无线信号、解调并放大信号的任务。无线编码与解码是在单片机16里由软件实现的，因此无线延长设备100没有使用编码与解码芯片。

进一步说明，不是所有发送给无线延长设备100的网络数据都进行无线转发。只有符合规定协议格式、设备编号和命令内容的数据，才转换为无线信号发射。无线发射模块14与无线接收模块12的频率可以都是315M或者都是433M，也可以无线接收模块12是315M，无线发射模块14是433M，根据具体的应用场合来灵活选择。

当物联网200的物联网终端设备700发送315M/433MHz无线信号后，由无线接收模块12转换成单片机16可以接收的信号，单片机16首先对此信号检查是否符合约定好的格式，数据是否有错误，如果有错误，执行纠错处理，该物联网终端设备700是否属被物联网控制主机300注册过，如果一切检查无误后，将数据进行编码后送给以网路接口模块18。烟感701、无线开关703、水感705以及电动窗帘控制器707等多个物联网终端设备700都需要预先注册，物联网控制主机300给每个物联网终端设备700分配了一个系统中唯一的设备编号，对所接收到的不在注册队列中的探测器的信号单片机16将不予理会。也就是说，每个物联网终端设备700有唯一的设备编号，烟感701、无线开关703、水感705以及电动窗帘控制器707都需要预先对码，对所接收到的不在队列中的其它信号将不予理会。当检测流动物体的信息时，物联网服务器400收到某物联网终端设备700发来的数据包后就可以立即定位流动物体所在位置。

网路接口模块18将从网络中接收到的数据以数据帧的形式发送给单片机16，在单片机16中通过软件实现TCP/IP协议栈中的网络层、传输层、应用层功能。当单片机16需要发送数据给物联网终端设备700的时候，将要发送的数据，根据一定的编码格式，发送给无线发送模块14，同时暂时关闭无线接收模块12防止干扰。发射完毕，开启无线接收模块12，随时接收物联网终端设备700发来的无线信号，对接收到的无线信号进行纠错、鉴识处理，以进一步提高无线传输的可靠性。无线限延长设备100具有将接收到的无线信号解码后，如果判断是需要转发的就发送到网络上的，并将从网络上接收到的控制信号，如果判断是需要转发的就以无线信号方式发送出去的功能。

进一步说明，单片机16还能还具备IP地址设置、MAC地址设置、设备编号设置、网络监听TCP端口号设置、服务器IP地址及端口号设置、选择使用TCP或UDP协议设置、搜索设备IP地址、无线探测器注册、报警参数设置等设置功能。

综上所述，本实用新型提供的无线延长设备解决了在只有一个单片机和一个以太网控制芯片的前提下，实现TCP/IP协议与物联网无线信号的直接转换，TCP/IP协议栈中的应用层、网络层、传输层功能、无线信息编解码、传输格式控制及其他控制逻辑都是在同一个单片机里完成。因此，该无线延长设备本装置体积小巧，使用灵活(有网络接口的地方就可以使用)，信号传输可靠，从实际效果来看，相当于有效的增加了物联网控制主机的无线信号传输距离。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线延长设备，其特征在于，其包括天线、无线接收模块、无线发射模块、单片机、网路接口模块以及网卡接口，该无线接收模块、该无线发射模块均与该天线电性连接，该无线发射模块的输入端与该无线接收模块的输出端分别电性连接到该单片机，该网路接口模块一端电性连接于该单片机，该网路接口模块的另一端电性连接于该网卡接口。

2.如权利要求1所述的无线延长设备，其特征在于，该网路接口模块包括单片机接口、用户数据区、发送缓冲区、接收缓冲区、以太网媒体访问控制层、以太网物理层，该单片机与该网路接口的单片机接口之间通过地址线与数据线相连，该单片机接口还与该用户数据区、该发送缓冲区、该接收缓冲区分别连接，该以太网媒体访问控制层与该以太网物理层、该发送缓冲区、该接收缓冲区分别连接，该以太网物理层还连接于该网卡接口。

3.如权利要求1或2所述的无线延长设备，其特征在于，该网卡接口为内置网络变压器的RJ45接口。

4.如权利要求1或2所述的无线延长设备，其特征在于，该网路接口模块为以太网控制芯片。

5.如权利要求1所述的无线延长设备，其特征在于，该天线的形状呈鞭状。

6.如权利要求1所述的无线延长设备，其特征在于，该无线接收模块的频率为315M与433M中的一种。

7.如权利要求1或6所述的无线延长设备，其特征在于，该无线发射模块的频率为315M与433M中的一种。

8.一种物联网，其安装了如权利要求1至7中任意一项所述的无线延长设备。

9.如权利要求8所述的物联网，其特征在于，该物联网还包括物联网控制主机、物联网服务器、客户终端以及物联网终端设备，该线延长设备通过TCP/IP网络连接于该物联网控制主机与该物联网服务器中的一者，客户终端通过该互联网连接于该物联网服务器，该无线延长设备还通过无线信号直接与该物联网终端设备通信。

10.如权利要求9所述的物联网，其特征在于，该物联网终端设备为烟感、无线开关、水感以及电动窗帘控制器中的至少一种。

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