CN204258844U - 家庭物联网网关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种家庭物联网网关，包括触摸显示屏、RAM模块、Flash模块、主控制模块、蓝牙通信模块、以太网通信模块、Wi-Fi通信模块、无线传感网络通信模块和电源模块，其中所述主控制模块分别与触摸显示屏、RAM模块、Flash模块、蓝牙通信模块、以太网通信模块、Wi-Fi通信模块和无线传感网络通信模块连接，所述电源模块分别与触摸显示屏、RAM模块、Flash模块、主控制模块、蓝牙通信模块、以太网通信模块、Wi-Fi通信模块和无线传感网络通信模块的电源端连接，给各模块供电。本实用新型可以实现以太网、Wi-Fi、蓝牙以及无线传感器网络间的互联互通，结构简单，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种物联网网关，具体是一种能够实现家庭物联网的网关。
背景技术
近年来，物联网被看作是继计算机、互联网、移动通信后的又一次信息化产业浪潮，推动着全球经济的发展。我国关于物联网发展指导意见出炉后，引发了广泛关注。国家提出规划，建立物联网的发展体系，推广示范应用，让一批物联网的优势企业趁势脱颖而出。其中作为百姓生活密切相关的智能家居行业，俨然成为物联网在日常生活中的最普及的应用，有望在这股发展大潮中加速发展，提前普及。我国智能家居目前存在着标准兼容性差、设备互联互通困难、底层核心技术缺乏、产品价格高、内容和服务滞后等问题，家庭网关相比国外，也对应存在着产品不兼容、交互性不强等缺陷。
发明内容
为了解决家庭中多种网络的互联互通问题，以及用户与智能家居的交互问题，本实用新型提出了一种家庭物联网网关。家庭物联网网关通过与无线传感器网络、Wi-Fi 网络、蓝牙网络之间的无线短距离传输，以及与以太网的有线传输，解决了家庭中常用有线无线网络的互联互通问题，实现了小区服务器、本地控制终端、主流操作系统移动终端与智能家居的信息交互。
为了实现上述目的本实用新型采用如下技术方案：家庭物联网网关包括触摸显示屏、RAM模块、Flash模块、主控制模块、蓝牙通信模块、以太网通信模块、Wi-Fi通信模块、无线传感网络通信模块和电源模块，其中所述主控制模块分别与触摸显示屏、RAM模块、Flash模块、蓝牙通信模块、以太网通信模块、Wi-Fi通信模块和无线传感网络通信模块连接，所述电源模块分别与触摸显示屏、RAM模块、Flash模块、主控制模块、蓝牙通信模块、以太网通信模块、Wi-Fi通信模块和无线传感网络通信模块的电源端连接，给各模块供电。
具体地，所述蓝牙通信模块通过UART接口与主控制模块连接通信。所述以太网通信模块通过套接字接口与主控制模块连接通信。所述Wi-Fi通信模块通过套接字接口与主控制模块连接通信。所述无线传感网络通信模块通过UART接口与主控制模块连接通信。
更具体地，所述主控制模块选用三星的S3C6410处理器。
本实用新型的优点是，本物联网网关可以实现家庭中以太网、Wi-Fi、蓝牙以及无线传感器网络的互联互通，结构简单，便于推广使用。
附图说明
本实用新型的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。
图1为本实用新型的电路原理框图；
图中：1-触摸显示屏、2-RAM模块、3-Flash模块、4-主控制模块、5-蓝牙通信模块、6-以太网通信模块、7-Wi-Fi通信模块、8-无线传感网络通信模块、9-电源模块。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型做详细说明。在此，对本实用新型的说明解释并不作为本实用新型的限定。
参见图1，本实用新型包括触摸显示屏1、RAM模块2、Flash模块3、主控制模块4、蓝牙通信模块5、以太网通信模块6、Wi-Fi通信模块7、无线传感网络通信模块8和电源模块9，其中所述主控制模块4分别与触摸显示屏1、RAM模块2、Flash模块3、蓝牙通信模块5、以太网通信模块6、Wi-Fi通信模块7和无线传感网络通信模块8连接，所述电源模块9分别与触摸显示屏1、RAM模块2、Flash模块3、主控制模块4、蓝牙通信模块5、以太网通信模块6、Wi-Fi通信模块7和无线传感网络通信模块8的电源端连接。
(1) 家庭物联网网关需要满足长时间不断电稳定工作的要求，经过前期认真的市场调研以及对家庭物联网网关具体功能的需求分析之后，选择ARM11架构的Mini6410开发板作为家庭物联网网关的主控开发平台。Mini6410开发板采用三星ARM处理器S3C6410，具有体积小、耗电低、处理能力强等特点，开发板上集成了4线电阻式触摸屏接口，支持真彩LCD和触摸屏，支持多种标准和外设接口，并且支持多种操作系统，鉴于嵌入式Linux源码的开发性，软件资源非常丰富，支持多种体系结构，且内核高效稳定，并具有完善的网络通信和文件管理机制等优点，同时也为了能够最大程度地使用Mini6410开发板的资源，本实用新型选择嵌入式Linux作为家庭物联网网关开发的操作系统平台。
(2) 本家庭物联网网关的无线传感器网络标准协议选用IEEE802.15.4E标准，该标准增强了IEEE802.15.4的MAC层和PHY层，支持多种拓扑结构，自组织网和终端设备自适应入网，数据传输速率有250kb/s(2.4GHz)、40kb/s(915MHz)、20kb/s(868MHz)，满足低速率传输数据的应用需求。
在智能家居系统中采用IEEE802.15.4E树形拓扑结构，各类传感器节点设备通过路由将数据上传到无线传感器网络通信模块8，家庭物联网网关的主控制模块4只需要完成与无线传感器网络通信模块8的通信便可实现与智能家居系统的WSN的通信，无线传感器网络通信模块8与主控制模块4通过串口进行通信。具体是通信机制可采用现有技术，此处不再赘述。
(3) 本家庭物联网网关的Wi-Fi通信模块7采用USI公司设计的WM-G-MR-09模块，该模块基于Marvell 88W8686单芯片解决方案，支持IEEE 802.11b/g两个无线局域网标准，Marvell 88W8686的802.11 MAC媒体介入控制器完成数据帧的封装和解封装，支持Ad-hoc和Infrastructure两种操作模式，基带处理部分完成IEEE 802.11b中的直接序列扩频(DSSS)调制和IEEE 802.11b/g中的正交频分复用(OFDM)调制，射频系统完成基带信号的调制与解调，支持G-SPI和SDIO两种接口。WM-G-MR-09模块对88W8686进行了模块化封装，屏蔽了射频和基带两个硬件协议层，将滤波系统、时钟系统、存储系统进行了统一的封装，在硬件上完全分离了Wi-Fi主机与控制层，且提供SDIO接口实现与主控制模块4的无缝链接。
(4) 本家庭物联网网关的蓝牙通信模块5通过HC-07来实现与蓝牙终端的通信。该蓝牙通信模块5集成了CSR公司的BlureCore4-External芯片与8M Flash，支持蓝牙规范V2.0+EDR(Enhanced Data Rate)版本，支持PIO0-PIO11、USB、SPI、UART以及PCM接口。HC-07蓝牙通信带UART接口，通过串口与主控制模块4的S3C6410主控制器进行数据传输。
(5) 本家庭物联网网关的以太网通信模块6采用Mini6410开发板自带的10M/100M自适应以太网RJ45接口，网卡芯片采用DM9000。
(6)本实用新型家居物联网网关所在的智能家居系统中无线传感器网络设备按照各自的时隙不断地向家庭物联网网关上传自身传感器数据值，如温度值、湿度值、舒适度值、烟雾值等等，家庭物联网网关接收到各类传感器值后，可通过以太网、Wi-Fi、蓝牙三种方式将数据上传给小区服务器或各类终端设备，同时，各终端设备也可将控制命令通过远程或局域网的方式下发给家庭物联网网关，再由其下发到无线传感器网络相应节点设备，以完成对节点设备的控制，最终实现智能家居的数据采集、通讯转发、控制下达的功能。家庭物联网网关采用面向具体应用的应用层转换机制，即四种网络在相互通信的过程中，不同帧格式的数据必须要经过家庭物联网网关应用层的翻译转换，最后以新的帧格式进行发送。WSN节点、蓝牙设备、Wi-Fi设备和以太网主机的数据经由自身协议栈汇入家庭物联网网关相应通信模块后，通信模块将从物理层开始，经由数据链路层、网络层和传输层对四种协议栈进行解析，最终将WSN节点、蓝牙设备、Wi-Fi设备和以太网主机的应用层数据交由家庭物联网网关的应用层进行处理，包括按应用层协议解析数据包、数据调度和按照应用层协议进行转换。这种应用层协议转换机制需有统一的应用层协议，接入的网络要遵守这一协议，才能进行协议转换。因此根据中华人民共和国电子行业标准SJ/T 11314-2005《家庭控制子网通信协议规范》的应用层统一设备管理协议UDCP，定义了适用于本实用新型的UDCP报文格式。通过以上描述，本领域技术人员可以根据现有技术实现本实用新型中各网络间的数据传输。
以上所述具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案、效果进行了进一步的详细说明，以上所述仅为本实用新型的具体实施而已，并不用于限制本实用新型的保护范围，凡是在本实用新型的精神和原则之内，所做得任何修改、等同代换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1. 家庭物联网网关，其特征在于：包括触摸显示屏（1）、RAM模块（2）、Flash模块（3）、主控制模块（4）、蓝牙通信模块（5）、以太网通信模块（6）、Wi-Fi通信模块（7）、无线传感网络通信模块（8）和电源模块（9），其中所述主控制模块（4）分别与触摸显示屏（1）、RAM模块（2）、Flash模块（3）、蓝牙通信模块（5）、以太网通信模块（6）、Wi-Fi通信模块（7）和无线传感网络通信模块（8）连接，所述电源模块（9）分别与触摸显示屏（1）、RAM模块（2）、Flash模块（3）、主控制模块（4）、蓝牙通信模块（5）、以太网通信模块（6）、Wi-Fi通信模块（7）和无线传感网络通信模块（8）的电源端连接。
2.根据权利要求1所述家庭物联网网关，其特征在于：所述蓝牙通信模块（5）通过UART接口与主控制模块（4）连接通信。
3.根据权利要求1所述家庭物联网网关，其特征在于：所述以太网通信模块（6）通过套接字接口与主控制模块（4）连接通信。
4.根据权利要求1所述家庭物联网网关，其特征在于：所述Wi-Fi通信模块（7）通过套接字接口与主控制模块（4）连接通信。
5.根据权利要求1所述家庭物联网网关，其特征在于：所述无线传感网络通信模块（8）通过UART接口与主控制模块（4）连接通信。
6.根据权利要求1到5任一项所述家庭物联网网关，其特征在于：所述主控制模块（4）选用三星的S3C6410处理器。
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|---|---|---|---|---|
| CN104850381A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-19 | 北京智视信息科技有限公司 | 多平台的车联网智能终端 |
| CN110545238A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-06 | 神经元信息技术(深圳)有限公司 | 一种网关设备和通信系统 |
| CN111308940A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-19 | 南阳理工学院 | 一种无线传感器网络与移动终端交互系统及方法 |
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