CN220067703U - 一种nb+ble组合功能模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种NB+BLE组合功能模组，包括NB模组和BLE模组，NB模组和BLE模组通过接口相互连接；NB模组和BLE模组封装，封装后构成由多个功能引脚组成的功能接口。解决了现有技术需要一种MCU控制电路连接NB模组和BLE模组使得集成封装芯片更大，占用大部分电路面积，提高生产成本的问题。具有体积小，耗电低，减小生产成本的优点。

Description

一种NB+BLE组合功能模组

技术领域

本实用新型涉及通信领域，特别涉及使用NB-IOT模组的物联网应用通信领域。

背景技术

本实用新型所述NB是指NB-IoT模组全称Narrow Band Internet of Things,一般简称为NB模组，是基于蜂窝网络的窄带物联网技术，具有广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特点。本实用新型所述BLE是指BLE模组即低功耗蓝牙模组全称Bluetooth Low Energy，所述“NB+BLE”强调的是NB和BLE模组通过接口相互连接的关系。“NB+BLE”是指本实用新型与其他基于蜂窝网络的窄带物联网技术相比，摆脱了原有技术需要使用单片机或者其他控制电路的控制方式，创新性的将NB模组和BLE模组通过接口相互连接，NB模组和BLE模组封装，封装后构成由多个功能引脚组成的功能接口。

在NB模组和BLE模组的组合应用场景中，常见的解决方案是通过STM32单片机辅助连接NB模组和BLE模组，或者使用其他MCU控制电路连接BLE模组和NB模组。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种NB-IOT安全通信智能门控装置”，其公告号CN211396994U，包括安装在监测地点的设备，其中所述设备装备有NB-IOT和蓝牙，所述设备的NB-IOT网络关通过公网与NB-IOT基站连接，NB-IOT基站与TB-2115NB-IOT模组连接，TB-2115NB-IOT模组、JDY-18蓝牙模组、FM17550 RFID读卡模组与STM32L151C8T6 MCU连接构成集成电路板。该方案属于NB模组和蓝牙模组通过STM32单片机连接，属于物联网通信技术领域在安全通信智能门控装置上的应用，属于NB模组加BLE模组的应用场景。实现了多种报警功能和信息传输功能。该实用新型是通过了一块STM32L151C8T6 MCU连接了蓝牙模组和NB模组和本实用新型相比占用体积比较大，成本较高。

常见技术和本实用新型相比加入MCU控制电路后集成封装芯片更大，占用了大部分电路面积，提高了生产成本。使用中不仅需要给蓝牙模组和NB模组供电还需要给MCU控制电路供电，用电更多，功耗更大，而且由于不同的NB模组和不同的蓝牙模组接口的不统一，在日常使用中经常需要更改NB模组和BLE模组之间的通信协议，导致停工影响正常工作产能效率。

发明内容

本实用新型的目的是为解决现有技术在NB模组和蓝牙模组的连接方式上选用STM32单片机或者其他类似的MCU控制电路使得整体封装后芯片体积更大，功耗更大，需要经常变更协议的问题。提供一种NB+BLE组合功能模组，具有体积小，功耗小，不需要变更接口协议的优点。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种NB+BLE组合功能模组，包括NB模组和BLE模组，NB模组和BLE模组通过接口相互连接；NB模组和BLE模组封装，封装后构成由多个功能引脚组成的功能接口。通过将NB模组和BLE模组集成封装为一个NB+BLE组合功能模组使得集成封装芯片体积更小，通过NB模组和BLE模组接口相互连接，使得通信协议固定不再需要频繁变更，不用在日常工作时对通信协议进行更换，一定程度上提高了生产效率，同时NB模组和BLE模组接口相互连接删减掉了MCU控制电路，减少了对MCU控制电路的供电,使得功耗更低。

作为优选，所述的一种NB+BLE组合功能模组，NB模组包括发送接口，BLE模组包括第一接收口，NB模组的发送接口单向连接至BLE模组的第一接收接口，NB模组的发送接口为UART2_TXD，BLE模组的第一接收口为P0.16。

作为优选，NB模组还包括第一接收接口，BLE模组还包括发送接口，BLE模组的发送接口单向连接至NB模组的第一接收接口。NB模组的第一接收接口为UART2_RXD，BLE模组的发送接口为P0.18。

所述UART2_RXD和UART2_TXD是一种串行通信接口采用通用异步收发传输器即UART。UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信，该总线双向通信，具有接收端UART_RXD和发送端UART_TXD,可以通过对应的UART通信协议实现全双工传输和接收，用于主机与辅助设备通信。

所述P0.16为通用输入接口，可以通过它的状态高电平或低电平来判断引脚的状态，P0.18为通用输出接口，可以输出高电平或低电平来控制其他接口。

作为优选，所述的一种NB+BLE组合功能模组，NB模组还包括控制接口，BLE模组还包括第二接收接口，NB模组的单向连接至BLE模组的第二接收接口。NB模组上的控制接口为GPIO2将数据单向的发送给BLE模组上的第二接收接口P0.12。

作为优选，所述的一种NB+BLE组合功能模组，NB模组还包括第二接收接口，BLE模组还包括控制接口，BLE模组的控制接口单向连接至NB模组的第二接收接口。

BLE模组上控制接口为P0.14将数据单向的发送给NB模组上的第二接收接口NB_WAKEUPIN。所述NB_WAKEUPIN处于高电平时唤醒NB模块。

作为优选，所述的一种NB+BLE组合功能模组，NB模组还包括预留接口，BLE模组还包括预留接口，NB模组的预留接口双向连接至BLE模组的预留接口。NB模组上的预留接口为GPIO7，BLE模组上预留接口为P0.20。

所述GPIO2，GPIO7,P0.20为通用输入输出接口，作为输入端口时，可以通过它们读入引脚的状态，高电平或低电平；作为输出端口时，可以通过它们输出高电平或低电平来控制连接的外围设备。其中GPIO2做输出接口使用，GPIO7和P0.20根据应用场景的不同可定制化的作为输入或输出接口使用。

所述P0.12为通用输入接口，P0.14为通用输出接口。

作为优选，所述的一种NB+BLE组合功能模组，封装后的功能接口包括用户识别封装接口组、接地封装接口组、数据总线封装接口组、串行外设封装接口组、NB模组封装接口组、预留封装接口组、启动封装接口组、BLE模组封装接口组、天线封装接口组、电源封装接口组。

作为优选，所述的一种NB+BLE组合功能模组，用户识别封装接口组由4个pin脚构成；接地封装接口组由9个pin脚构成；数据总线封装接口组由2个pin脚构成；

串行外设封装接口组由4个pin脚构成；NB模组封装接口组由8个pin脚构成；预留封装接口组由9个pin脚构成；启动封装接口组由2个pin脚构成；BLE模组封装接口组由6个pin脚构成；天线封装接口组由2个pin脚构成；电源封装接口组由3个pin脚构成。

其中用户识别封装接口组包括封装后的pin脚接口为1号，2号，3号，4号。

接地封装接口组包括封装后的pin脚接口为21号，23号，24号，25号，27号，28号，29号，39号，40号。

数据总线封装接口组包括封装后的pin脚接口为5号，6号。

串行外设封装接口组包括封装后的pin脚接口为7号，8号，9号，10号。

NB模组封装接口组包括封装后的pin脚接口为11号，12号，14号，26号，35号，36号，43号，44号。

预留封装接口组包括封装后的pin脚接口为13号，19号，20号，33号，34号，41号，42号，47号，48号。

启动封装接口组包括封装后的pin脚接口为15号。

BLE模组封装接口组包括封装后的pin脚接口为16号，17号，18号，22号，45号，46号。

天线封装接口组包括封装后的pin脚接口为31号，32号。

电源封装接口组包括封装后的pin脚接口为30号，37号，38号。

作为优选，所述的一种NB+BLE组合功能模组，封装后尺寸大小为18.0mm*16.0mm*2.2mm，体积小，占用电路空间小。

本实用新型的有益效果是：本发明优化了NB模组和BLE模组的组合模式，两者之间无需MCU控制电路进行控制和连接，删减掉了MCU控制电路使其封装后芯片体积更小，生产成本更低。在能耗方面由于删减了MCU控制电路，电路的电能损耗更低，而且NB模组只在传输必要信息时工作，其余的工作由BLE模组代劳，BLE模组功耗本身就比NB模组低且在运输，储存时会进入睡眠模式，因此具有超低能耗的优点。之前技术手段由于不同的NB模组和不同的蓝牙模组接口的不统一，在日常使用中经常需要更改NB模组和BLE模组之间的通信协议，导致停工影响正常工作产能效率。本实用新型将NB模组和BLE模组集成为一个模块不再需要频繁变更通信协议，生产效率提高。除此之外本实用新型保留了BLE模组和NB模组的各自的功能还可以充分两者相互合并的功能，在不同应用场景下通过预留接口，个性化的定制客户所需要的功能，根据实际情况启用或关闭部分功能达到客户需要的目的。

附图说明

图1是NB+BLE组合功能模组的功能框图。

图2是NB+BLE组合功能模组在燃气表应用场景下的工作流程图。

图3是NB+BLE组合功能模组封装后的接口定义图。

图4是NB+BLE组合功能模组的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，表格，对本发明的技术方案作进一步的具体描述。

实施例1：一种NB+BLE组合功能模组，包括NB模组和BLE模组，NB模组和BLE模组通过接口相互连接；NB模组和BLE模组封装，封装后构成由多个功能引脚组成的功能接口。适用于多种不同的领域，如图1所示是NB+BLE组合功能模组的功能框图，其接口功能如表1辅助描述。

表1NB+BLE组合功能模组的功能框图连接描述表

NB+BLE组合功能模组主要由两部分组成：NB模组部分和BLE模组部分，两模组的功能既相互独立工作，又可以相互配合完成工作。其中NB模组可以独立和服务器进行数据交互，可以唤醒外部MCU进行数据交互，可以唤醒BLE模组并进行数据交互。BLE模组可以单独进行广播可以和主机进行蓝牙连接进行户数交互，可以唤醒NB模组。BLE和NB合作工作时具体功能视实际情况而定。

其总共用3种工作模式分别为NB Mode，BLE Mode，PSM Mode。工作模式如表2辅助描述。

表2 NB+BLE组合功能模组的工作模式示意表

处于所述NB Mode时，NB处于激活状态，功能正常可用，可以联网以及和服务器进行数据交互；可以唤醒外部MCU，并进行数据交互；可以唤醒BLE，并进行数据交互。

处于所述BLE Mode时，BLE处于工作模式，可以进行广播或者连接模式，可以蓝牙主机进行数据交互；可以唤醒NB，并进行数据交互。

处于所述PSM Mode时，只有RTC工作，网络处于非连接状态，不再接受寻呼消息，可接受外部唤醒，BLE处于休眠眠状态，可接受外部唤醒，模组处于低功耗状态。

其中NB Mode状态下可以唤醒外部单片机，BLE Mode状态下可以进行近距离联通，PSM Mode状态下即节能模式状态下只有实时时钟工作。

实施例2：

本实施例是本实用新型在燃气表应用场景中的主要工作方式及对应功能的一种简单演示。

如图2所示在是NB+BLE组合功能模组在燃气表应用场景下的工作流程图。

燃气表上安装NB+BLE组合功能模组以完成在燃气表应用场景中的几种常见业务：

1.远程控制：运维人员通过云端控制台下发指令，NB模组接收到指令后，将指令传给燃气表的主控MCU，该主控MCU负责燃气表的控制独立于NB+BLE组合功能模组之外，主控MCU根据指令进行对应的操作；使用NB模组传输的信息更加准确，且无视距离影响。

2.主动上报：定期通过NB模组主动上报表端以及报警器状态和信息，将数据存储在云端，避免数据丢失，也可以让运维人员及时了解表端情况。

3.远程报警：当燃气报警器接收到火警或燃气泄漏信息时，会主动将报警或异常信息通过蓝牙传给模组，再通过NB模组上传到云端，并通知运维人员。蓝牙的信息更加实时。

NB+BLE组合功能模组由于其尺寸小的特点，可以非常方便的嵌入到燃气表应用场景中同时也可以应用于其他各种物联网应用场景上。

另外，NB+BLE组合功能模组的待机功耗低，在满足数据传输的前提下，能大大延长电池的使用寿命，可以帮助实现节能减排的政策目标。即在实现远程抄表或报警的功能的前提下还可以大大延长待机时间。

嵌入NB+BLE组合功能模组的燃气表在仓储状态或运输状态下，模组的待机功耗为4uA，对于3.6V/1000mAh的锂电池来说，大约可以待机25万小时，约合28年。当燃气表安装后，配置模组的蓝牙与燃气报警器保持连接状态“连接间隔1s”，在没有NB模组工作的时候，NB模组处于PSM状态，模组的整体功耗大概为10uA。对于3.6V/1000mAh的锂电池来说，大约可以待机10万小时，约合11年。

实施例3：

如图3所示是NB+BLE组合功能模组封装后的接口定义图，如图4所示是NB+BLE组合功能模组的电路示意图。其主要特点是尺寸小为18.0*16.0*2.2mm，功耗低静默状态功耗4uA，在蓝牙长连接状态功耗10uA；其接口英文释义由表3辅助表示。

表3NB+BLE组合功能模组接口示意表

表4本实用新型所述部分英文中文解释表

对于不同的NB模组、BLE模组也可以通过本实用新型所述的连接方式进行特定的连接集成封装以实现类似的功能。

由于采用的模组不同，芯片方案不同会导致模组的尺寸、引脚线序、功耗、成本等均会有所不同，另外对于模组软件功能的具体定义，不同的应用场景会有所不同，对于相同的功能，不同的编程人员实现的方式也可能不同，需要根据实际情况具体分析。

如本实用新型所述，和以往编程不同，将NB模组和BLE模组集成为一个模组进行编程，而不需要MCU等控制电路辅助编程。不仅可以独立对NB模组或BLE模组分别进行功能定义和软件编程，还可以通过串口和控制GPIO在NB模组和BLE模组之间进行交互通信，按照客户需求共同完成一些特定的业务。非常适用于蓝牙近场接收数据的应用领域和NB模组在远程上报数据的物联网应用领域，主要解决传统方案占用体积大、功耗高、成本高的问题。

Claims (9)

1. 一种 NB+BLE 组合功能模组，其特征是，包括 NB 模组和 BLE模组，NB模组和 BLE模组通过接口相互连接；NB 模组和 BLE 模组封装，封装后构成由多个功能引脚组成的功能接口。

2.根据权利要求1 所述的一种 NB+BLE 组合功能模组，其特征是，NB 模组包括发送接口，BLE 模组包括第一接收口，NB 模组的发送接口单向连接至 BLE 模组的第一接收接口。

3.根据权利要求 1 或 2 所述的一种 NB+BLE 组合功能模组，其特征是，NB模组还包括第一接收接口，BLE 模组还包括发送接口，BLE模组的发送接口单向连接至 NB模组的第一接收接口。

4.根据权利要求 1 或 2 所述的一种 NB+BLE 组合功能模组，其特征是，NB模组还包括控制接口，BLE 模组还包括第二接收接口，NB模组的控制接口单向连接至 BLE模组的第二接收接口。

5.根据权利要求 1 或 2 所述的一种 NB+BLE 组合功能模组，其特征是，NB模组还包括第二接收接口，BLE 模组还包括控制接口，BLE 模组的控制接口单向连接至 NB 模组的第二接收接口。

6.根据权利要求 1 或 2 所述的一种 NB+BLE 组合功能模组，其特征是，NB模组还包括预留接口，BLE模组还包括预留接口，NB模组的预留接口双向连接至 BLE模组的预留接口。

7.根据权利要求 1 所述的一种 NB+BLE 组合功能模组，其特征是，封装后的功能接口包括用户识别封装接口组、接地封装接口组、数据总线封装接口组、串行外设封装接口组、NB 模组封装接口组、预留封装接口组、启动封装接口组、BLE 模组封装接口组、天线封装接口组、 电源封装接口组。

8.根据权利要求 7 所述的一种 NB+BLE 组合功能模组，其特征是，用户识别封装接口组由 4 个 pin 脚构成；接地封装接口组由 9 个 pin 脚构成；数据总线封装接口组由 2个 pin 脚构成； 串行外设封装接口组由 4 个 pin 脚构成；NB 模组封装接口组由 8 个pin 脚构成；预留封装接口组由 9 个 pin脚构成；启动封装接口组由 2 个 pin 脚构成；BLE 模组封装接口组由 6 个 pin 脚构成；天线封装接口组由 2 个 pin 脚构成；电源封装接口组由 3 个 pin 脚构成。

9.根据权利要求1 所述的一种 NB+BLE 组合功能模组，其特征是，封装后尺寸大小为18.0mm*16.0mm*2.2mm。