CN211702061U - 一种基于边缘计算的物联网网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于边缘计算的物联网网关，包括无线通讯电路、有线通讯电路、微控制器和电源电路，其中，无线通讯电路用于与互联网进行无线连接，有线通讯电路用于与互联网进行有线连接，微控制器分别与无线通讯电路和有线通讯电路进行连接，电源电路用于为无线通讯电路和有线通讯电路以及微控制器提供电力供应。本实用新型通过微控制器的将无线通讯电路和有线通讯电路有效集成，结构更简化，同时兼容无线传输和有线传输的数据传送方式，实现通过有线和无线双模式将被控设备接入互联网，在物联网应用场景中适应性更强，适于在物联网场景中广泛使用，减少了人力物力投入。

Description

一种基于边缘计算的物联网网关

技术领域

本实用新型涉及网关设备领域，更为具体来说，本实用新型为一种基于边缘计算的物联网网关。

背景技术

现有的物联网网关大多只支持一种联网通讯方式，并不能同时兼容有线联网和无线联网的方式使用，导致用户体验度降低，应用场景的局限性较大，无法满足人们的使用需求。

例如公开号CN206364825U的实用新型提供了一种智能物联网网关，属于网关技术领域，用于连接服务器和终端，包括采用微控制器的处理器模块和无线模块，网关还包括有线终端识别扩展模块、输入接口、输出接口、存储模块和电源模块，电源模块分别给存储模块、处理器模块和有线终端识别扩展模块供电，无线模块、有线终端识别扩展模块、存储模块均与处理器模块双向电连接，输入接口与处理器模块输入端连，输出接口与处理器模块输出端连接，无线模块至少包括WiFi模块、GPRS模块和zigbee模块中的两种。

上述方案使用到Wifi及Zigbee等技术，传输功耗较大，数据上传传输也仅是利用wifi传输，在场景的应用局限性较大。

实用新型内容

为解决现有网关不能同时兼容有线联网和无线联网方式使用问题，本实用新型创新地提出了一种基于边缘计算的物联网网关。

为实现上述的技术目的，本实用新型公开了一种基于边缘计算的物联网网关，包括无线通讯电路、有线通讯电路、微控制器和电源电路，所述无线通讯电路用于与互联网进行无线连接，所述有线通讯电路用于与互联网进行有线连接，所述微控制器分别与无线通讯电路和有线通讯电路进行连接，所述电源电路用于为无线通讯电路和有线通讯电路以及微控制器提供电力供应。

进一步的，本实用新型一种基于边缘计算的物联网网关，所述微控制器采用型号为AT89C2051的单片机，所述单片机XTAL1引脚与XTAL2引脚之间串联有晶振X2，单片机RST引脚连接有复位按钮K1。

进一步的，本实用新型一种基于边缘计算的物联网网关，所述无线通讯电路包括型号为ESP8266的无线通讯模块，所述无线通讯模块VCC引脚与电源电路的输出端连接，无线通讯模块RST引脚与电源电路的输出端连接且EN引脚连接至电阻R13一端，电阻R13的另一端与电源电路的输出端连接；无线通讯模块GPIO16引脚连接有发光二极管D3，发光二极管D3的负极与无线通讯模块GPIO16引脚连接；无线通讯模块GPIO14引脚连接有发光二极管D4，发光二极管D4的负极与无线通讯模块GPIO14引脚连接；发光二极管D3的正极连接有电阻R14，D4发光二极管的正极连接有电阻R15，电阻R14和电阻R15的另一端均接地；无线通讯模块TXD引脚与单片机P3.0/RXD引脚连接且RXD引脚与单片机P3.1/TXD引脚连接。

进一步地，一种基于边缘计算的物联网网关,其中,所述有线通讯电路包括相互连接的以太网接口插座和以太网控制芯片，所述以太网控制芯片与单片机连接。

进一步地，一种基于边缘计算的物联网网关,其中,所述以太网接口插座包括型号为HR911105A的RJ45接口，所述以太网控制芯片的型号为ENC28J60，所述RJ45接口TCT引脚连接至电源电路输出端，RJ45接口LEDA+引脚与以太网控制芯片LEDA引脚连接，RJ45接口LEDB+引脚与以太网控制芯片LEDB引脚连接，RJ45接口TD+引脚与以太网控制芯片TPOUT+引脚连接，RJ45接口TD-引脚与以太网控制芯片TPOUT-引脚连接，RJ45接口RD+引脚与以太网控制芯片TPIN+引脚连接，RJ45接口RD-引脚与以太网控制芯片TPIN-引脚连接；所述单片机P3.2/INT0引脚连接至第一逻辑门输出端，单片机P3.3/INT1引脚连接至第二逻辑门输出端，单片机P1.7引脚连接至第三逻辑门输出端，单片机P1.6引脚连接至第四逻辑门输出端，所述第一逻辑门第一输入端与以太网控制芯片INT引脚连接，所述第二逻辑门第一输入端与以太网控制芯片WOL引脚连接，所述第三逻辑门第一输入端与以太网控制芯片CLKOUT引脚连接，所述第四逻辑门第一输入端与以太网控制芯片SO引脚连接，所述第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门的第二输入端均与电源电路的输出端连接；所述以太网控制芯片RESET引脚与单片机P1.2引脚连接，以太网控制芯片SI引脚与单片机P1.3引脚连接，以太网控制芯片SCK引脚与单片机P1.4引脚连接，以太网控制芯片CS引脚与单片机P1.5引脚连接。

进一步地，一种基于边缘计算的物联网网关,其中,所述第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门均采用74HCTO8芯片。

进一步地，一种基于边缘计算的物联网网关,其中,所述电源电路包括变压器和整流桥和型号为7805的三端稳压管，所述变压器1引脚和2引脚均用于与220V交流市电的火线和零线一对一连接，变压器3引脚和4引脚分别与整流桥的第一输入端和第二输入端一一对应连接；变压器正极输出端与三端稳压管VI引脚连接，变压器负极输出端与三端稳压管的GND引脚连接并接地，三端稳压管的VI引脚与GND引脚并联有电容C11且VO引脚与GND引脚并联有电容C14；三端稳压管VO引脚为电源电路的输出端。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过微控制器的将无线通讯电路和有线通讯电路有效集成，结构上更加简化，同时兼容无线传输和有线传输的数据传送方式，实现通过有线和无线双模式将被控设备接入互联网，在物联网应用场景中适应性更强，适于在物联网场景中广泛使用，减少了人力物力投入。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于边缘计算的物联网网关结构框图；

图2为本实用新型的微控制器电路结构示意图；

图3为本实用新型的无线通讯电路结构示意图；

图4为本实用新型的以太网接口插座电路结构示意图；

图5为本实用新型的以太网控制芯片电路结构示意图；

图6为本实用新型的电源电路结构示意图。

图中，

01、微控制器；02、无线通讯电路；03、有线通讯电路；04、电源电路。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的一种基于边缘计算的物联网网关进行详细的解释和说明。

如图1-6所示，本实用新型公开了一种基于边缘计算的物联网网关，包括无线通讯电路02、有线通讯电路03、微控制器01和电源电路04，无线通讯电路02用于与互联网进行无线连接，有线通讯电路03用于与互联网进行有线连接，微控制器01分别与无线通讯电路02和有线通讯电路03进行连接，电源电路04用于为无线通讯电路02和有线通讯电路03以及微控制器01提供电力供应。

本领域技术人员应该理解的是：微控制器可以采用DSP(DigitalSignalProcessing)数字信号处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列、MCU(Microcontroller Unit)系统板、SoC(system ona chip)系统板或包括I/O的PLC(Programmable Logic Controller)最小系统，利用内置逻辑可以实现数据的传输，接收来自远程设备的控制指令。

微控制器01通过无线通讯电路02和有线通讯电路03与互联网上的服务器或移动终端进行连接，获取服务器或移动终端下发的控制指令；微控制器01接受到控制指令后通过高低电平信号控制被控制设备的工作；实现通过有线和无线双模式接入互联网，以适应不同的使用需求；电源电路04用于为无线通讯电路02和有线通讯电路03以及微控制器01提供电力供应。

本实用新型通过微控制器01的将无线通讯电路02和有线通讯电路03有效集成，结构上更加简化，同时兼容无线传输和有线传输的数据传送方式，实现通过有线和无线双模式将被控设备接入互联网，在物联网应用场景中适应性更强，适于在物联网场景中广泛使用，减少了人力物力投入。

如图1-2所示，本实用新型一实施例中微控制器01采用型号为AT89C2051的单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机数据存储器(RAM)，将部分数据在网关内进行基本应用计算，大大缩短了数据传输路径，降低了远程服务器或云服务器的计算成本，同时设计了兼具无线传输和有线传输的数据传输方式，适用于多种物联网智慧应用场景。为满足单片机工作需求，保证其运行的稳定性，在单片机XTAL1引脚与XTAL2引脚之间串联有晶振X2，单片机RST引脚连接有复位按钮K1。

如图1、3、6所示，在上述实施例的基础上，本实施例中的无线通讯电路02包括型号为ESP8266的无线通讯模块，该型号的无线通讯模块工作频率为2.4Hz，通讯距离为300米，可以实现远距离的通讯。该无线通讯模块与其他元件的具体连接方式如下：无线通讯模块VCC引脚与电源电路04的输出端连接，无线通讯模块RST引脚与电源电路04的输出端连接且EN引脚连接至电阻R13一端，电阻R13的另一端与电源电路04的输出端连接；无线通讯模块GPIO16引脚连接有发光二极管D3，发光二极管D3的负极与无线通讯模块GPIO16引脚连接；无线通讯模块GPIO14引脚连接有发光二极管D4，发光二极管D4的负极与无线通讯模块GPIO14引脚连接；发光二极管D3的正极连接有电阻R14，D4发光二极管的正极连接有电阻R15，电阻R14和电阻R15的另一端均接地；无线通讯模块TXD引脚与单片机P3.0/RXD引脚连接且RXD引脚与单片机P3.1/TXD引脚连接。发光二极管D3和发光二极管D4用于显示无线通讯模块的数据收发状态。

如图1、2、4、5、6所示，本实用新型一实施例中的有线通讯电路03包括相互连接的以太网接口插座和以太网控制芯片，以太网控制芯片与单片机连接。

其中以太网接口插座包括型号为HR911105A的RJ45接口，以太网控制芯片的型号为ENC28J60。RJ45接口和以太网控制芯片与其他元件的连接方式如下：RJ45接口TCT引脚连接至电源电路04输出端，RJ45接口LEDA+引脚与以太网控制芯片LEDA引脚连接，RJ45接口LEDB+引脚与以太网控制芯片LEDB引脚连接，RJ45接口TD+引脚与以太网控制芯片TPOUT+引脚连接，RJ45接口TD-引脚与以太网控制芯片TPOUT-引脚连接，RJ45接口RD+引脚与以太网控制芯片TPIN+引脚连接，RJ45接口RD-引脚与以太网控制芯片TPIN-引脚连接。

为了通过单片机的I/O端口控制开关电路的导通与断开，以达到控制被控制设备的目的，其中单片机用作协议转换，以实现将开关电路与互联网上的服务器或移动终端进行连通，进而实现物联网控制。其具体设置如下：与单片机连接的还包第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门。单片机P3.2/INT0引脚连接至第一逻辑门输出端，单片机P3.3/INT1引脚连接至第二逻辑门输出端，单片机P1.7引脚连接至第三逻辑门输出端，单片机P1.6引脚连接至第四逻辑门输出端，第一逻辑门第一输入端与以太网控制芯片INT引脚连接，第二逻辑门第一输入端与以太网控制芯片WOL引脚连接，第三逻辑门第一输入端与以太网控制芯片CLKOUT引脚连接，第四逻辑门第一输入端与以太网控制芯片SO引脚连接，第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门的第二输入端均与电源电路04的输出端连接。

以太网控制芯片RESET引脚与单片机P1.2引脚连接，以太网控制芯片SI引脚与单片机P1.3引脚连接，以太网控制芯片SCK引脚与单片机P1.4引脚连接，以太网控制芯片CS引脚与单片机P1.5引脚连接。

上述的第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门均采用74HCTO8芯片。

如图6所示，本实用新型中的电源电路04包括变压器和整流桥和型号为7805的三端稳压管，变压器1引脚和2引脚均用于与220V交流市电的火线和零线一对一连接，变压器3引脚和4引脚分别与整流桥的第一输入端和第二输入端一一对应连接；变压器正极输出端与三端稳压管VI引脚连接，变压器负极输出端与三端稳压管的GND引脚连接并接地，三端稳压管的VI引脚与GND引脚并联有电容C11且VO引脚与GND引脚并联有电容C14；三端稳压管VO引脚为电源电路04的输出端。通过变压器将220V交流市电变压为35V以下的交流电供整流桥进行整流，还通过三端稳压管对整流之后的直流电进行降压，输出4.2V-5.0V的直流电压，以满足无线通讯电路02和有线通讯电路03以及微控制器01对供电电压的需求。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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，凡在本实用新型实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于边缘计算的物联网网关，其特征在于：包括无线通讯电路、有线通讯电路、微控制器和电源电路，所述无线通讯电路用于与互联网进行无线连接，所述有线通讯电路用于与互联网进行有线连接，所述微控制器分别与无线通讯电路和有线通讯电路进行连接，所述电源电路用于为无线通讯电路和有线通讯电路以及微控制器提供电力供应。

2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的物联网网关，其特征在于：所述微控制器采用型号为AT89C2051的单片机，所述单片机XTAL1引脚与XTAL2引脚之间串联有晶振X2，单片机RST引脚连接有复位按钮K1。

3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的物联网网关，其特征在于：所述无线通讯电路包括型号为ESP8266的无线通讯模块，所述无线通讯模块VCC引脚与电源电路的输出端连接，无线通讯模块RST引脚与电源电路的输出端连接且EN引脚连接至电阻R13一端，电阻R13的另一端与电源电路的输出端连接；无线通讯模块GPIO16引脚连接有发光二极管D3，发光二极管D3的负极与无线通讯模块GPIO16引脚连接；无线通讯模块GPIO14引脚连接有发光二极管D4，发光二极管D4的负极与无线通讯模块GPIO14引脚连接；发光二极管D3的正极连接有电阻R14，D4发光二极管的正极连接有电阻R15，电阻R14和电阻R15的另一端均接地；无线通讯模块TXD引脚与单片机P3.0/RXD引脚连接且RXD引脚与单片机P3.1/TXD引脚连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的物联网网关，其特征在于：所述有线通讯电路包括相互连接的以太网接口插座和以太网控制芯片，所述以太网控制芯片与单片机连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于边缘计算的物联网网关，其特征在于：所述以太网接口插座包括型号为HR911105A的RJ45接口，所述以太网控制芯片的型号为ENC28J60，所述RJ45接口TCT引脚连接至电源电路输出端，RJ45接口LEDA+引脚与以太网控制芯片LEDA引脚连接，RJ45接口LEDB+引脚与以太网控制芯片LEDB引脚连接，RJ45接口TD+引脚与以太网控制芯片TPOUT+引脚连接，RJ45接口TD-引脚与以太网控制芯片TPOUT-引脚连接，RJ45接口RD+引脚与以太网控制芯片TPIN+引脚连接，RJ45接口RD-引脚与以太网控制芯片TPIN-引脚连接；所述单片机P3.2/INT0引脚连接至第一逻辑门输出端，单片机P3.3/INT1引脚连接至第二逻辑门输出端，单片机P1.7引脚连接至第三逻辑门输出端，单片机P1.6引脚连接至第四逻辑门输出端，所述第一逻辑门第一输入端与以太网控制芯片INT引脚连接，所述第二逻辑门第一输入端与以太网控制芯片WOL引脚连接，所述第三逻辑门第一输入端与以太网控制芯片CLKOUT引脚连接，所述第四逻辑门第一输入端与以太网控制芯片SO引脚连接，所述第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门的第二输入端均与电源电路的输出端连接；所述以太网控制芯片RESET引脚与单片机P1.2引脚连接，以太网控制芯片SI引脚与单片机P1.3引脚连接，以太网控制芯片SCK引脚与单片机P1.4引脚连接，以太网控制芯片CS引脚与单片机P1.5引脚连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于边缘计算的物联网网关，其特征在于：所述第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门均采用74HCTO8芯片。

7.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的物联网网关，其特征在于：所述电源电路包括变压器和整流桥和型号为7805的三端稳压管，所述变压器1引脚和2引脚均用于与220V交流市电的火线和零线一对一连接，变压器3引脚和4引脚分别与整流桥的第一输入端和第二输入端一一对应连接；变压器正极输出端与三端稳压管VI引脚连接，变压器负极输出端与三端稳压管的GND引脚连接并接地，三端稳压管的VI引脚与GND引脚并联有电容C11且VO引脚与GND引脚并联有电容C14；三端稳压管VO引脚为电源电路的输出端。

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