CN210780843U - 一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，包括：主控装置和连接切换开关；所述主控装置与所述连接切换开关电连接；所述连接切换开关包括用于与物联网应用系统底板进行数据通信的第一接口、用于与物联网网关模块进行数据通信的第二接口。本实用新型提供了一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置及系统，针对物联网网关的测试和故障定位过程，能够从外部获取物联网网关设备发出和接收的数据，而且，零件少、结构简单但实用。

Description

一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电子信息技术领域，尤其是涉及一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置及系统。

背景技术

近年来，物联网技术得到了广泛的应用，而物联网网关是一种能将原来不具有联网能力的传感系统接入互联网的设备，协助应用在这种环境下的下位机设备进行数据采集、处理、上传工作。基于物联网网关的物联网应用系统设计，一方面可以将原来不具联网的传感系统平滑升级到物联网系统，另一方面也将联网、安全性等功能单独开来，便于相应业务系统的研发人员可以专注于业务逻辑的设计，使得物联网系统的开发的难度降低。

目前，物联网网关设备集成到相应业务系统的方式通常是以电路模块的方式用排针接插或者是焊接到相应业务系统对应的电路板上。由于物联网应用系统具有一定的复杂性，并且运行稳定性的需求较高，所以物联网网关模块除了常规的软件测试和每个模块的硬件测试之外，物联网网关模块厂商还需要在模拟目标应用环境下进行测试，以保证想要的功能和性能达到要求。

然而，现有的技术方案还存在缺陷，例如，物联网网关设备的测试方法、装置和测试系统，只能通过内部来判断是否工作正常，无法从外部获取物联网网关设备发出和接收的数据；一种基于软件仿真的物联网测试方法，主要是针对整个物联网系统的网络功能上进行测试，而非对物联网的关键设备——物联网网关设备进行全面的性能方面的测试和故障定位；基于分布式的物联网自动测试系统及测试方法，该方案需要至少一个主控中心和一个分中心，而这些中心又分别包括测试服务器和控制器等组件，复杂度较高。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置及系统，针对物联网网关的测试和故障定位过程，能够从外部获取物联网网关设备发出和接收的数据，而且，零件少、结构简单但实用。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，包括：主控装置和连接切换开关；

所述主控装置与所述连接切换开关电连接；

所述连接切换开关包括用于与物联网应用系统底板进行数据通信的第一接口、用于与物联网网关模块进行数据通信的第二接口。

作为优选方案，所述连接切换开关，包括：第一总线开关、第二总线开关、第三总线开关；所述第一总线开关、所述第二总线开关以及所述第三总线开关都包括用于接收开关控制信号的控制端；

所述第一总线开关包括第一网关连接端、第一系统连接端；所述第一网关连接端与所述第二接口连接；所述第一系统连接端与所述第一接口连接；

所述第二总线开关包括第二网关连接端、第一数据输入输出端；所述第二网关连接端与所述第二接口连接；所述第一数据输入输出端与所述主控装置连接；

所述第三总线开关包括第二系统连接端、第二数据输入输出端；所述第二系统连接端与所述第一接口连接；所述第二数据输入输出端与所述主控装置连接。

作为优选方案，所述主控装置，包括处理器；所述处理器包括控制接口、第一数据输入输出口和第二数据输入输出口；

所述控制接口与所述控制端连接；

所述第一数据输入输出口与所述第二总线开关的第一数据输入输出端连接；

所述第二数据输入输出口与所述第三总线开关的第二数据输入输出端连接。

作为优选方案，所述主控装置还包括Flash存储器和DRAM存储器；所述Flash存储器和所述DRAM存储器分别对应连接至所述处理器的Flash接口和DRAM接口。

作为优选方案，所述处理器为MT7688AN系统芯片。

作为优选方案，所述Flash存储器为W25Q256存储器芯片。

作为优选方案，所述DRAM存储器为H5PS1G63EFR内存芯片。

此外，本实用新型实施例提供了一种针对物联网网关模块的测试及故障定位系统，包括如上所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置、物联网网关模块以及物联网应用系统底板；

所述针对物联网网关模块的测试及故障定位装置安装于所述物联网网关模块与所述物联网应用系统底板之间，并且通过所述第一接口与所述物联网应用系统底板连接，以及通过所述第二接口与所述物联网网关模块连接。

作为优选方案，所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，通过以太网端口信号线和UART通信端口信号线，分别与物联网网关模块、物联网应用系统底板连接。

相比于现有技术，本实用新型实施例具有如下有益效果：

相比起现有技术，本实用新型包括两个主要部件，主控装置和连接切换开关，结构简单，成本较低；所述主控装置与所述连接切换开关电连接，连接方式简易，而且通过第一接口和第二接口获取物联网网关设备发出和接收的数据，从而有利于根据所述数据完成对物联网网关设备的测试和故障定位。

而且，利用本实用新型对物联网网关进行测试时完全不影响系统的正常运行，可以在物联网网关模块已经安装在目标物联网应用系统中时对其进行功能和性能测试。本实用新型在测试过程中能记录物联网网关模块产生数据中的格式异常和产生异常的时间段等其它参数，并且这些记录可以在现场实时调取，为物联网网关厂商后续的问题解决提供支持。获取到的相关数据可以直接提供给物联网网关生产厂商的工作人员，在不需要物联网应用系统建设和维护人员介入的情况下实现物联网网关的故障排除。

另外，由于本实用新型易于安装、便于连接至物联网网关设备，因此能够实现在出厂时对物联网网关模块进行软硬件测试。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置的硬件结构连接关系示意图；

图2是本实用新型实施例中的一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置正常工作模式的硬件结构连接关系示意图；

图3是本实用新型实施例中的一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置诊断工作模式的硬件结构连接关系示意图；

图4是本实用新型实施例中的一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置的连接切换开关的内部结构示意图；

图5是本实用新型实施例中的一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置的主控装置的硬件结构示意图；

图6是本实用新型实施例中的一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置的主控芯片MT7688AN与SDRAM存储器H5PS1G63EFR的连接原理图；

图7是本实用新型实施例中的一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置的主控芯片MT7688AN与Flash存储器W25Q256的连接原理图；

图8是本实用新型实施例中的一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置的主控芯片MT7688AN分别与总线开关SN74CBTLV3245A的连接原理图；

图9是本实用新型实施例中的一种针对物联网网关模块的测试及故障定位系统硬件结构示意图；

图10是现有的物联网网关模块与物联网应用系统底板组装成的硬件结构示意图；

其中，1、物联网网关模块；2、针对物联网网关模块的测试及故障定位装置；3、物联网应用系统底板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，本实用新型提供一种示例性实施例，一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，包括：主控装置和连接切换开关；

所述主控装置与所述连接切换开关电连接；

所述连接切换开关包括用于与物联网应用系统底板进行数据通信的第一接口、用于与物联网网关模块进行数据通信的第二接口。

请参见图2、3，可以理解的是，当处在正在正常工作模式时，主控装置配置连接切换开关，使得物联网网关模块的接口与物联网应用系统底板接口直接连接；而处在诊断工作模式时，主控装置配置连接切换开关，使得物联网网关模块的接口及物联网应用系统底板的接口分别与主控装置连接，物联网网关模块与物联网应用系统底板两者之间的数据收发均通过主控装置转发。

请参见图4，所述连接切换开关，包括：第一总线开关、第二总线开关、第三总线开关；所述第一总线开关、所述第二总线开关以及所述第三总线开关都包括用于接收开关控制信号的控制端；

所述第一总线开关包括第一网关连接端、第一系统连接端；所述第一网关连接端与所述第二接口连接；所述第一系统连接端与所述第一接口连接；

所述第二总线开关包括第二网关连接端、第一数据输入输出端；所述第二网关连接端与所述第二接口连接；所述第一数据输入输出端与所述主控装置连接；

所述第三总线开关包括第二系统连接端、第二数据输入输出端；所述第二系统连接端与所述第一接口连接；所述第二数据输入输出端与所述主控装置连接。

可以理解的是，连接切换开关主要包括了三组总线开关，在主控设备的控制下，当第一总线开关开启而第二总线开关和第三总线开关关闭时，处于物联网模块与物联网应用系统底板直接连接的状态；而当第一总线开关关闭且第二总线开关和第三总线开关开启时，处于物联网网关模块的接口及物联网应用系统底板的接口分别与主控装置连接的状态。

具体地，所述主控装置为主控芯片MT7688AN；所述第一总线开关、所述第二总线开关以及所述第三总线开关为SN74CBTLV3245A总线开关芯片。

具体地，所述第一总线开关、第二总线开关、第三总线开关均设有与所述主控芯片连接的OE引脚；当每片总线开关的OE脚为低电平时，A口和B口连通，数据可双向传输，即开关开启；相反，当OE脚为高电平时，A口和B口隔离，即开关关闭。

请参见图5，所述主控装置，包括处理器；所述处理器包括控制接口、第一数据输入输出口和第二数据输入输出口；

所述控制接口与所述控制端连接；

所述第一数据输入输出口与所述第二总线开关的第一数据输入输出端连接；

所述第二数据输入输出口与所述第三总线开关的第二数据输入输出端连接。

请参见图6、7，所述主控装置还包括Flash存储器和SDRAM存储器；所述Flash存储器和所述SDRAM存储器分别对应连接至所述处理器的Flash接口和SDRAM接口。

具体地，所述处理器为MT7688AN系统芯片；

具体地，所述Flash存储器为W25Q256存储器芯片；

具体地，所述SDRAM存储器为H5PS1G63EFR内存芯片。

请参见图8，所述第一接口以及所述第二接口具体为用于连接以太网端口信号线和UART通信端口信号线的接口。其中，U10是上文所述的第一总线开关，U8、U9分别是上文所述的第二总线开关、第三总线开关。

在本实现方案中，P4、P5是物联网网关模块与本装置的接口，其中包括了一个以太网端口的四根信号线和一个UART通信端口的两根信号线，以及本装置为物联网网关模块供电的电源和地接口等，P6、P7是本装置与物联网应用系统底板的接口，同样包括了一个以太网端口的四根信号线和一个UART通信端口的两根信号线，以及物联网应用系统底板为本装置供电的电源和地接口等。

当第一总线开关开启而第二、第三总线开关关闭时，此时U10的OE引脚被主控芯片拉低而U8和U9的OE引脚被拉高，处于物联网网关模块与物联网应用系统底板直接连接的状态，P4和P6是通过第一总线开关实现了连接，P5和P7同样也是通过第一总线开关实现了连接。

当第一总线开关关闭且第二、第三总线开关和开启时，此时U10的OE引脚被主控芯片拉高而U8和U9的OE引脚被拉低，处于物联网网关模块的接口及物联网应用系统底板的接口分别与主控装置连接的状态，即物联网网关模块的以太网接口及UART接口分别与本装置的以太网接口0及UART接口0连接(需要注意的是，此时UART接口的连接时交叉的，即物联网网关模块的发送端口与本装置的接收端口连接，而物联网网关模块的接收端口与本装置的发送端口连接)；

物联网应用系统底板的以太网接口及UART接口分别与本装置的以太网接口1及UART接口1连接。值得指出的是物联网应用系统底板的以太网接口只需要包括RJ45接口。

请参见图9，本实用新型还提供一种示例性实施例，一种针对物联网网关模块的测试及故障定位系统，包括如上所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置、物联网网关模块以及物联网应用系统底板；

所述针对物联网网关模块的测试及故障定位装置安装于所述物联网网关模块与所述物联网应用系统底板之间，并且通过所述第一接口与所述物联网应用系统底板连接，以及通过所述第二接口与所述物联网网关模块连接。

所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，通过以太网端口信号线和UART通信端口信号线，分别与物联网网关模块、物联网应用系统底板连接。实际上，除了所述UART通信端口，物联网网关模块还可能有其它接口，如SPI或者IIC等。

请参见图10，在引入本装置前，物联网网关模块与物联网应用系统底板是直接连接的。所述物联网应用系统底板是在应用系统中实现数据采集或者对目标设备进行控制的一块电路板，由于物联网网关模块产品的存在，这个电路板上不需要自行设计联网功能，所以一般的设计方法是把物联网网关模块通过接插件安装在这个电路板上，实现该电路板能联网将采集的数据传输到远程服务器，或者是接收远程服务的命令对本地设备进行控制。

可以理解的是，常规情况下，通过内置控制器将这两个接口的对应引脚直接连接，即所述物联网网关模块与所述物联网应用系统底板直接连接，系统的常规运行，实现物联网功能；测试模式下，断开这种直接的连接，通过内置控制器实现数据转发，在数据转发的过程中，对数据进行分析，并且还可以采用软件模拟的方式生成传感器数据发送，同时将接收到的网络数据等进行统计，分析等，从而实现功能的测试和分析。

本实用新型的工作流程：如果在出厂测试，则无需外接底板，根据对应的主机软件的指令，直接在主控装置中模拟生成传感数据和网络数据，并且根据物联网网关模块的运行过程中的数据收发中是否有数据丢失，对指令的反应是否正常等指标来判断物联网网关模块的软硬件是否存在故障。如果是在物联网应用系统运行现场中的故障定位，由于物联网应用系统的数据具有一定的规律，传感器的数据通常是定时性发送或者是按需发送，与服务器端的需求有关，本装置首先则根据预先设定的数据格式或者其它设定如时间段进行筛选，选择出异常数据进行保存并记录时间点。之后物联网网关调试方可将调取异常时段的数据进行具体分析，可以快速定位问题。

可以理解的是，所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置的主控装置已经保存实现上述步骤的程序，而且所述对应的主机软件程序是成熟的软件程序，只需发送预先设定的命令到所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，使得所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置进行工作，并将收集到的数据上传。其中，对应的主机软件发送测试命令，可以由操作员控制。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，其特征在于，包括：主控装置和连接切换开关；

所述主控装置与所述连接切换开关电连接；

所述连接切换开关包括用于与物联网应用系统底板进行数据通信的第一接口、用于与物联网网关模块进行数据通信的第二接口。

2.如权利要求1所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，其特征在于，所述连接切换开关，包括第一总线开关、第二总线开关、第三总线开关；所述第一总线开关、所述第二总线开关以及所述第三总线开关都包括用于接收开关控制信号的控制端；

所述第一总线开关包括第一网关连接端、第一系统连接端；所述第一网关连接端与所述第二接口连接；所述第一系统连接端与所述第一接口连接；

所述第二总线开关包括第二网关连接端、第一数据输入输出端；所述第二网关连接端与所述第二接口连接；所述第一数据输入输出端与所述主控装置连接；

所述第三总线开关包括第二系统连接端、第二数据输入输出端；所述第二系统连接端与所述第一接口连接；所述第二数据输入输出端与所述主控装置连接。

3.如权利要求2所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，其特征在于，所述主控装置，包括处理器；所述处理器包括控制接口、第一数据输入输出口和第二数据输入输出口；

所述控制接口与所述控制端连接；

所述第一数据输入输出口与所述第二总线开关的第一数据输入输出端连接；

所述第二数据输入输出口与所述第三总线开关的第二数据输入输出端连接。

4.如权利要求2所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，其特征在于，所述第一总线开关、所述第二总线开关以及所述第三总线开关均为SN74CBTLV3245A总线开关芯片。

5.如权利要求3所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，其特征在于，所述主控装置还包括Flash存储器和DRAM存储器；所述Flash存储器和所述DRAM存储器分别对应连接至所述处理器的Flash接口和DRAM接口。

6.如权利要求5所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，其特征在于，所述处理器为MT7688AN系统芯片。

7.如权利要求5所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，其特征在于，所述Flash存储器为W25Q256存储器芯片。

8.如权利要求5所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，其特征在于，所述DRAM存储器为H5PS1G63EFR内存芯片。

9.一种针对物联网网关模块的测试及故障定位系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置、物联网网关模块以及物联网应用系统底板；

所述针对物联网网关模块的测试及故障定位装置安装于所述物联网网关模块与所述物联网应用系统底板之间，并且通过所述第一接口与所述物联网应用系统底板连接，以及通过所述第二接口与所述物联网网关模块连接。

10.如权利要求9所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位系统，其特征在于，所述的针对物联网网关模块的测试及故障定位装置，通过以太网端口信号线和UART通信端口信号线，分别与物联网网关模块、物联网应用系统底板连接。

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