CN203504769U - 一种基于WIFI+蓝牙+Zig Bee+3G无线技术的物联网网关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，由CPU和DDR、FLASH搭载成一LINUX操作系统。 CPU内部集成了UART控制器、GPIO、WIFI控制器以及WAN、LAN和USB控制器，UART控制器通过UART总线与蓝牙芯片连接； GPIO通过两个GPIO口与ZigBee PRO芯片连接； WIFI控制器通过天线将接口引出连接WIFI；WAN、LAN和USB控制器直接将接口引出至接插件。所述蓝牙芯片的调制方式为FHSS，WIFI和ZigBee的调制方式为DSSS；所述ZigBee PRO工作配置在跳频模式，所述WIFI配置在定信道模式。本实用新型实现了WIFI、蓝牙、ZigBee、3G无线设备的共存，解决了不同传感器的系统接入问题，丰富了物联网系统中信息感知的方式，减小了信息孤岛。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网技术，具体是涉及一种基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G无线技术的物联网网关。
背景技术
物联网概念在1999年提出，是指通过RFID、红外、GPS、激光扫描等信息传感设备与互联网的连接，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，进一步将信息获取的触角延伸至感知层，实现更广域的互联互通。
目前，网关成为物联网作为一个开环的泛在网络系统接入互联网最经济的方式之一。市面上已经有一系列的网关产品出现，但是其覆盖的无线接入方式比较单一，多为1种或者2种的无线接入方式。例如，《基于Zigbee/GPRS物联网网关系统设计与实现-计算机研究与发展》这份文献，涉及了基于ZigBee/GPRS的物联网网关，实现了传感网与电信网络之间的数据传送和协议转换，可以实现ZigBee传感器设备的无线接入；《基于TD-SCDMA的物联网网关的研究-计算机与数字工程》这份文献，涉及了TD-SCDMA无线网关，实现了WSN通过3G网络与Internet的连接。
此外，无线传感器种类繁多，不同厂家采用不同的无线技术，使得传统的物联网网关在传感器的接入方面有比较大的局限性，扩展能力较差，不能实现广域的信息互联，存在信息孤岛。
因此，市面上急需一种可以实现兼容多种无线技术接入的物联网网关，能够适应不同的应用环境，兼容不同的感知终端。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，来实现蓝牙、ZigBee无线设备的接入，完成数据处理，并将数据通过WIFI或者3G与Internet的连接，发送至平板电脑或者智能手机上显示出来。这种网关丰富了物联网系统的感知方式、减少了信息孤岛。
为此，本实用新型采取的技术方案是：一种基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，由CPU和DDR、FLASH搭载成一LINUX操作系统，其特征在于：所述CPU内部集成了UART控制器、GPIO、WIFI控制器，所述UART控制器通过UART总线与蓝牙芯片连接；所述GPIO通过两个GPIO口与ZigBee PRO芯片连接；所述WIFI控制器通过天线将接口引出连接WIFI。
所述CPU内部还集成了WAN、LAN控制器和USB控制器，直接将各控制器接口引出至接插件；所述USB控制具有USB HOST的扩展接口，分别连接3G网卡和U盘。
所述CPU内部还集成了DDR控制器，所述DDR控制器通过16根数据总线与所述DDR的数据线连接，通过13根地址总线与DDR地址线连接；并通过两个片选信号控制DDR的4个BANK的选择。
所述CPU内部还集成了SPI控制器，所述SPI控制器通过SPI总线与所述FLASH连接。
所述CPU采用AR9331芯片；所述FLASH采用W25Q128BV的32MB芯片；所述DDR采用HY5DU561622FTP的32MB芯片。
所述蓝牙芯片采用BlueCore4-Ext芯片，遵循V2.1+EDR的蓝牙规范。
所述ZigBee PRO芯片采用CC2530F256芯片，内部运行ZigBee2007/PRO协议栈。
所述WIFI控制器采用802.11b/g/n的控制器。
所述蓝牙芯片的调制方式为FHSS，WIFI和ZigBee的调制方式为DSSS；所述ZigBee PRO工作配置在跳频模式，所述WIFI配置在定信道模式。
所述网关采用5V/2A适配器供电，电源部分通过RT8292A将5V转至3.3为CPU、FLASH、蓝牙芯片、ZigBee芯片供电；部分通过一个LM1117将5V转至2.5V给DDR供电，部分通过另一个LM1117将5V转至2.0V给CPU的WAN、LAN、USB控制器供电。
本实用新型由于采取以上技术方案，具有的有益效果是：
1、本产品通过利用WIFI无线技术、3G无线技术实现了蓝牙、ZigBee无线设备的网络接入功能，兼容了蓝牙传感设备、ZigBee传感设备的网络接入，解决了不同传感器的系统接入问题，丰富了物联网系统中信息感知的方式，减小了信息孤岛。
2、实现了WIFI、蓝牙、ZigBee无线设备的共存。
3、本产品作为物联网系统中控制器与传感器节点之间的协议转换站，使得平板电脑或智能手机均可做系统的控制器，控制器所搭载的操作系统不再受限，同时降低了控制器的应用软件编程复杂度。
附图说明
图1为本实用新型硬件架构图；
图2为本实用新型电源系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行具体说明。
如图1所示，本网关在硬件系统设计上采用CPU+DDR+FLASH作为最小系统架构，CPU1采用AR9331芯片，DDR2采用HY5DU561622FTP的32MB芯片，FLASH3采用W25Q128BV的32MB芯片，它们搭载OPEN-WRT的LINUX操作系统。
AR9331内部集成了DDR控制器11、SPI控制器12、UART控制器13、GPIO14、WIFI控制器15、WAN/LAN控制器16和USB控制器17。
DDR2与CPU1的电路连接是：DDR控制器11通过16根数据总线DDR_DATA_0～DDR_DATA_15与DDR数据线连接，通过13根地址总线DDR_A_0～DDR_A_12与DDR地址线连接，并通过BA_0、BA_1两个片选信号去控制DDR的4个BANK的选择。
FLASH3与CPU1的电路连接是：SPI控制器12通过SPI总线实现与32MB的FLASH连接。
系统的外设接口包括无线接口、WAN/LAN口、USB接口、UART接口等。其中，UART控制器13通过UART总线与蓝牙芯片4连接；GPIO14通过GPIO_20、GPIO_23两个GPIO口模拟UART来实现与ZigBee PRO芯片5的连接；WIFI控制器15通过天线将其接口引出，外接WIFI6。
AR9331内还集成了WAN、LAN控制器16和USB控制器17，可直接将接口引出至接插件，系统具备1个WAN口7、1个LAN口8、1个USB HOST的扩展接口9。USB HOST的扩展接口9可以插上2种device，一种是3G网卡，一种是普通U盘之类的。
蓝牙芯片4采用CSR公司的BlueCore4-Ext芯片，遵循V2.1+EDR的蓝牙规范；ZigBee PRO芯片5采用TI公司的CC2530F256芯片，内部运行ZigBee2007/PRO协议栈。WIFI控制器15为802.11b/g/n的WIFI控制器。
由于WIFI、蓝牙、ZigBee三种无线技术共用2.4GHZ ISM，在产品设计中采用了一系列的方法来降低信号干扰，保证信号质量。首先，由于WIFI在2.4GHZ的工作频段为2.412GHZ～2.472GHZ共13个信道，可以通过参数配置确定WIFI的工作信道，ZigBee2007/PRO可以支持定频工作和跳频工作，当配置在跳频工作模式时，可以有效的避开WIFI信道，避免信号干扰。其次，由于蓝牙的信号调制方式为FHSS，不同于WIFI和ZigBee的DSSS调制方式，其与WIFI和ZigBee无线信号的干扰相对较小。
本实用新型采用5V/2A适配器供电，如图2所示，其电源部分通过RT8292A将5V转至3.3为CPU、FLASH、蓝牙芯片、ZigBee芯片供电；通过一个LM1117将5V转至2.5V给DDR供电，通过另一个LM1117将5V转至2.0V为CPU的WAN、LAN、USB控制器部分供电。
Claims (8)
1.一种基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，由CPU和DDR、FLASH组成，其特征在于：所述CPU内部集成了UART控制器、GPIO、WIFI控制器，所述UART控制器通过UART总线与蓝牙芯片连接；所述GPIO通过两个GPIO口与ZigBee PRO芯片连接；所述WIFI控制器通过天线将接口引出连接WIFI；
其中，所述CPU内部还集成了WAN、LAN控制器和USB控制器，直接将各控制器接口引出至接插件，所述USB控制具有USB HOST的扩展接口。
2.根据权利要求1所述的基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，其特征在于：所述CPU内部还集成了DDR控制器，所述DDR控制器通过16根数据总线与所述DDR的数据线连接，通过13根地址总线与DDR地址线连接；并通过两个片选信号控制DDR的4个BANK的选择。
3.根据权利要求1所述的基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，其特征在于：所述CPU内部还集成了SPI控制器，所述SPI控制器通过SPI总线与所述FLASH连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，其特征在于：所述CPU采用AR9331芯片；所述WIFI控制器采用802.11b/g/n的控制器；所述FLASH采用W25Q128BV的32MB芯片；所述DDR采用HY5DU561622FTP的32MB芯片。
5.根据权利要求1或2或3所述的基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，其特征在于：所述蓝牙芯片采用BlueCore4-Ext芯片，遵循V2.1+EDR的蓝牙规范；
6.根据权利要求1或2或3所述的基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，其特征在于：所述ZigBee PRO芯片采用CC2530F256芯片，内部运行ZigBee2007/PRO协议栈。
7.根据权利要求1所述的基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，其特征在于：所述蓝牙芯片的调制方式为FHSS，WIFI和ZigBee的调制方式为DSSS；所述ZigBee PRO工作配置在跳频模式，所述WIFI配置在定信道模式。
8.根据权利要求1所述的基于WIFI、蓝牙、ZigBee、3G技术的物联网网关，其特征在于：所述网关采用5V/2A适配器供电，电源部分通过RT8292A将5V转至3.3为CPU、FLASH、蓝牙芯片、ZigBee芯片供电；部分通过一个LM1117将5V转至2.5V给DDR供电，部分通过另一个LM1117将5V转至2.0V给CPU的WAN、LAN、USB控制器供电。
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