CN220368812U - 物联网终端及物联网系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种物联网终端及物联网系统。该物联网终端包括主ARM处理器、接口扩展模块、WiFi模块、Lora模块、触摸屏、存储器、4G模块、5G模块、ZigBee模块和蓝牙模块；接口扩展模块、WiFi模块、Lora模块、触摸屏和存储器分别与主ARM处理器相连接；接口扩展模块中的接口包括4G接口、5G接口、蓝牙接口和ZigBee接口；4G模块、5G模块、ZigBee模块和蓝牙模块分别与4G接口、5G接口、蓝牙接口和ZigBee接口相连接。本申请实施例的物联网终端，接口扩展模块大大增加了物联网终端设备的接口种类和数量。

Description

物联网终端及物联网系统

技术领域

本申请涉及物联网技术领域，具体涉及一种物联网终端及物联网系统。

背景技术

物联网技术包括在生活和生产应用场景中通过信息载体以及传感器采集实时数据并实现数据传输的各种装置和技术，其基于传感器数据采集技术、物联网络协议传输技术以及互联网互通互联技术，按照相互约定的交互协议，实现物和物之间、物和人(用户端)之间的连接，从而进行信息的传递和交换。因此，物联网终端设备需要接入应用场景内的众多设备，例如各种传感器和通信装置等，对物联网终端设备的接口种类、数量有较高的要求，相关技术中的物联网终端设备所能提供的接口数量和类型有限，不能满足实际应用的需要。

发明内容

本申请的目的是提供一种物联网终端及物联网系统，以改善相关技术中的物联网终端设备所能提供的接口数量和类型有限，不能满足实际应用的需要的状况。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种物联网终端，包括主ARM处理器、接口扩展模块、WiFi模块、Lora模块、触摸屏、存储器、4G模块、5G模块、ZigBee模块和蓝牙模块；所述接口扩展模块、所述WiFi模块、所述Lora模块、所述触摸屏和所述存储器分别与所述主ARM处理器相连接；所述接口扩展模块中的接口包括4G接口、5G接口、蓝牙接口和ZigBee接口；所述4G模块、所述5G模块、所述ZigBee模块和所述蓝牙模块分别与所述4G接口、所述5G接口、所述蓝牙接口和所述ZigBee接口相连接。

在本申请的一些实施例中，所述接口扩展模块还包括串行接口和并行接口。

在本申请的一些实施例中，所述物联网终端还包括LCD显示屏，所述LCD显示屏与所述主ARM处理器的LCD控制器接口相连接。

在本申请的一些实施例中，所述主ARM处理器具有以太网接口、USB接口、调试串口、485接口和CAN接口。

在本申请的一些实施例中，所述接口扩展模块包括CH438芯片。

在本申请的一些实施例中，所述主ARM处理器为i.MXRT1052芯片。

在本申请的一些实施例中，所述ZigBee模块、所述蓝牙模块、所述WiFi模块和所述Lora模块分别为E18-MS1PA1芯片、BT-HC08芯片、BSP-07S芯片和E220-400T22S芯片。

在本申请的一些实施例中，所述存储器包括SD卡。

在本申请的一些实施例中，所述物联网终端还包括核心板，所述主ARM处理器设置在所述核心板上。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种物联网系统，包括中心服务器以及至少一个上述任一项的物联网终端，所述物联网终端与所述中心服务器通讯连接。

本申请实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请实施例提供的物联网终端，包括主ARM处理器、接口扩展模块、WiFi模块、Lora模块、触摸屏、存储器、4G模块、5G模块、ZigBee模块和蓝牙模块，所述接口扩展模块、所述WiFi模块、所述Lora模块、所述触摸屏和所述存储器分别与所述主ARM处理器相连接，所述接口扩展模块中的接口包括4G接口、5G接口、蓝牙接口和ZigBee接口；所述4G模块、所述5G模块、所述ZigBee模块和所述蓝牙模块分别与所述4G接口、所述5G接口、所述蓝牙接口和所述ZigBee接口相连接，接口扩展模块大大增加了物联网终端设备的接口种类和数量，大大改善了相关技术中的物联网终端设备所能提供的接口数量和类型有限，不能满足实际应用的需要的状况。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请的一个实施例的物联网终端结构框图。

图2示出了一种实施方式的物联网终端结构框图。

图3示出了一种实施方式的物联网终端中的核心板接口结构示意图。

图4示出了一种实施方式的物联网终端中的启动配置拨片开关接口示意图。

图5示出了一种实施方式的物联网终端中的外接屏幕电路连接结构示意图。

图6示出了一种实施方式的物联网终端中的对外接口及其隔离电路的连接结构示意图。

图7示出了一种实施方式的物联网终端中的扩展串口芯片电路连接结构示意图。

图8示出了一种实施方式的物联网终端中的各协议数据传输模块电路连接结构示意图。

图9示出了一种实施方式的物联网终端中的以太网络模块电路连接结构示意图。

图10示出了本申请的一个实施例的物联网系统的结构框图。

本申请的目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本申请做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

相关技术中，由各种信息传感设备而连接成的巨大物联通信网络组成了一个庞大的交互场景，物联网的发展对人类生活带来了巨大的改变，主要集中于以下四个方面：(1)感知信息；(2)信息网络传输；(3)信息处理；(4)信息决策。在物联网技术发展过程当中，通信技术发挥了不可忽略和不可替代的功能。目前在物联数据传输中用的最为广泛的通信技术主要包括4G/5G、以太网、WiFi、lora、NBIoT、蓝牙等。各种通信技术的应用场景也不尽相同，通常根据传输距离远近、覆盖面积以及传输数据量大小进行效率、效果和经济性的选择。合理的传输协议选择能够推动物联场景的智能化、数字化的发展，从而带来更好、更便捷、更高效的效果。对物联网终端设备的接口种类、数量有较高的要求，相关技术中的物联网终端设备所能提供的接口数量和类型有限，不能满足实际应用的需要。

本申请实施例提供的物联网终端，包括主ARM处理器、接口扩展模块、WiFi模块、Lora模块、触摸屏、存储器、4G模块、5G模块、ZigBee模块和蓝牙模块，所述接口扩展模块、所述WiFi模块、所述Lora模块、所述触摸屏和所述存储器分别与所述主ARM处理器相连接，所述接口扩展模块中的接口包括4G接口、5G接口、蓝牙接口和ZigBee接口；所述4G模块、所述5G模块、所述ZigBee模块和所述蓝牙模块分别与所述4G接口、所述5G接口、所述蓝牙接口和所述ZigBee接口相连接，接口扩展模块用于扩展主ARM处理器的接口，接口扩展模块大大增加了物联网终端设备的接口种类和数量，提高了物联网终端的接口可扩展性，大大改善了相关技术中的物联网终端设备所能提供的接口数量和类型有限，不能满足实际应用的需要的状况。

参考图1所示，本申请的一个实施例提供了一种物联网终端，包括主ARM处理器、接口扩展模块、WiFi模块、Lora模块、触摸屏、存储器、4G模块、5G模块、ZigBee模块和蓝牙模块；所述接口扩展模块、所述WiFi模块、所述Lora模块、所述触摸屏和所述存储器分别与所述主ARM处理器相连接；所述接口扩展模块中的接口包括4G接口、5G接口、蓝牙接口和ZigBee接口；所述4G模块、所述5G模块、所述ZigBee模块和所述蓝牙模块分别与所述4G接口、所述5G接口、所述蓝牙接口和所述ZigBee接口相连接。所述接口扩展模块还包括串行接口和并行接口，进一步增加了接口种类和数量。

该物联网终端还可以包括LCD显示屏，所述LCD显示屏与所述主ARM处理器的LCD控制器接口相连接，LCD显示屏能够更好地显示数据，提高显示效果。

该主ARM处理器还具有以太网接口、USB接口、调试串口、485接口和CAN接口，以太网接口用于连接以太网，USB接口用于连接USB设备，调试串口用于连接调试设备，485接口用于连接485总线，CAN接口用于连接CAN总线。该主ARM处理器具有的接口种类和数量均较多，便于直接连接相关设备，提高了使用的便利性。

在一种实施方式中，主ARM处理器例如可以使用cortex-M7处理器核。ARM cortex-M7是由ARM公司采用RISC精简指令设计的高性能微控制器MCU产品。目前作为主控芯片或协处理器被应用在各种电子产品当中。M7架构设计为六级、顺序、双发射超标量流水线，配备单双精度浮点单元、指令数据缓存、分支预测以及TCM紧耦合内存。以往的M系列MCU，指令数据缓存、分支预测以及TCM紧耦合内存单元是不具备的。针对IoT应用场景，M7的处理器性能实现了新的突破，可以为较为复杂的应用场景提供更好的支持。基于cortex-M7处理器的高效处理能力，通过配备物联网通信模块和外接处理器接口的方式，为物联网的数据实时采集、传输提供能力。

示例性地，所述ZigBee模块、所述蓝牙模块、所述WiFi模块和所述Lora模块分别为E18-MS1PA1芯片、BT-HC08芯片、BSP-07S芯片和E220-400T22S芯片。示例性地，接口扩展模块包括CH438芯片。主ARM处理器可以为i.MXRT1052芯片。所述存储器可以包括SD卡，存储器用于存储来自主ARM处理器的数据。

在一个示例中，4.3寸的显示LCD和GT911触摸屏幕，方便扩展软件展示功能和交互功能，能够更加方便和直观地展示本物联网终端的系统运行状况以及数据采集和传输的状况。

在一种实施方式中，该物联网终端还可以包括核心板，所述主ARM处理器设置在所述核心板上，主ARM处理器可以为i.MXRT1052芯片。参考图2所示的一种实施方式的物联网终端，是一种基于cortex-M7处理器核的智能感知物联终端电路，利用CH438芯片扩展串口外接物联网通信模块，应对更复杂的物联网连接场景；实现了一种4.3寸LCD显示屏和GT911触摸屏组成的交互显示功能模块。

基于cortex-M7处理器核的智能处理器终端，性能更强，应对的物联网场景更多、更复杂；通过CH438串口扩展芯片，在不占用主控模块自身的串口情况下，可以外接更多的模块，提供更多的串口；多种物联网传输模块的集成能够为不同的数据传输场景提供支持，可扩展性更高。

参考图3所示，在一种实施方式的物联网终端中，主ARM处理器设置于该核心板上，主ARM处理器为i.MXRT1052芯片，主ARM处理器可运行多任务实时操作系统，核心板上预留丰富的片上外设接口，同时提供调试串口。i.MXRT1052芯片集成了专门用于SPI协议通讯的外设通信接口，即支持定位通用的SPI通讯，也支持SPI通讯外的众多与存储器相关的特性。主ARM处理器提供SEMC多标准内存控制器，支持SDRAM、SRAM、NOR Flash、NAND Flash等接口连接。核心板上自带扩展32MB扩展内存SDRAM，通过SEMC接口连接访问。主ARM处理器支持CAN总线接口，通过核心板拓展，终端预留CAN接口，可接入CAN设备，用于CAN协议数据收发。同时，核心板提供网络控制器，可外接PHY芯片提供Ethernet网络功能。

参考图4所示，在一种实施方式的物联网终端中，使用1.27DIP witch 4-bitpatch作为boot启动配置的拨片开关。根据BOOT_MODE0/1开关的状态确定执行烧写模型或执行模式。

参考图5所示，在一种实施方式的物联网终端中，外接屏幕LCD接口通过RGB接口连接。触摸屏坐标等数据使用I2C协议，通过TP-4.3-FPC6电路实现，TP_INT作为中断引脚实现触摸中断，I2C1_SCL和I2C1_SDA通过I2C协议从触摸屏获取触摸坐标信息。

参考图6所示，在一种实施方式的物联网终端中，对外接口包含CON4到CON22，涵盖485CH、CAN、EXTU、UART等各个总线。实施例隔离对外接口使用Pi1xxxx系列芯片实现，对485CH总线信号和CAN总线信号进行对外接口的隔离，根据485CH总线和CAN总线的不同协议分别使用Pi131U31和Pi121M31芯片。

参考图7所示，在一种实施方式的物联网终端中，扩展串口芯片采用CH438Q芯片，提供8路扩展串口，该8路扩展串口分别为EXTU0、EXTU1、EXTU2、EXTU3、EXTU4、EXTU5、EXTU6和EXTU7，其中一路与Zigbee模块连接，一路与4G模块连接，一路与蓝牙模块相连，另外，预留5路接口为拓展串口。

在一种实施方式中，主控模块外接了各种物联网通信模块并预留足够的外接串口，以达到能更多外接传感器的目的。通过外接CH438芯片扩展8个串口，其中3个扩展串口用来接物联网通信模块，其余5个为预留接口。

参考图8所示，在一种实施方式的物联网终端中，分别使用E18-MS1PA1芯片、BT-HC08芯片、BSP-07S芯片和E220-400T22S芯片实现ZigBee、蓝牙、WiFi和LoRa数据传输功能。该4种数据传输通过EXTU总线或UART总线与主ARM处理器相连，波特率为115200BPS。E18-MS1PA1芯片的P1.6管脚用于设置E18协调器模式。

在一种实施方式中，物联网终端集成了4G模块、5G模块、ZigBee模块、蓝牙模块Bluetooth、WiFi模块和Lora模块等物联网数据传输模块，基于MCU的网络控制器外接LAN8720A PHY芯片和RJ45端子扩展Ethernet有线网口，拓展增加了本款智能物联网终端的适应性和普用性，能达到更快传输数据、应对更多物联场景的目标。

参考图9所示，在一种实施方式中，本实施例的物联网终端中还包括以太网卡和以太网接口，本实施例实用LAN8720A作为以太网PHY芯片，PHYAD管脚通过ENET1_REXER信号线配置SMI通信的地址；MODE[0:2]管脚通过信号线配置网卡的网络通信速率和工作模式，通信速度可选择10Mbps、100Mbps，工作模式可选择半双工或全双工模式；通过nINTSEL来配置两个模式：REF_CLK输入模式(nINT)和REF_CLK输出模式。HR911105A作为RJ45接口，使用ENET1_TXP/N和ENET1_RXP/N控制数据传输管脚TD+/-和RD+/-，使用LED提示接口状态了。PHY芯片通过RMII接口与主控制器相连。

参考图10所示，本申请的另一个实施例提供了一种物联网系统，包括中心服务器以及至少一个上述任一实施方式所述的物联网终端，物联网终端与中心服务器通讯连接。

需要说明的是：

以上实施例仅表达了本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种物联网终端，其特征在于，包括主ARM处理器、接口扩展模块、WiFi模块、Lora模块、触摸屏、存储器、4G模块、5G模块、ZigBee模块和蓝牙模块；所述接口扩展模块、所述WiFi模块、所述Lora模块、所述触摸屏和所述存储器分别与所述主ARM处理器相连接；所述接口扩展模块中的接口包括4G接口、5G接口、蓝牙接口和ZigBee接口；所述4G模块、所述5G模块、所述ZigBee模块和所述蓝牙模块分别与所述4G接口、所述5G接口、所述蓝牙接口和所述ZigBee接口相连接。

2.根据权利要求1所述的物联网终端，其特征在于，所述接口扩展模块还包括串行接口和并行接口。

3.根据权利要求2所述的物联网终端，其特征在于，所述物联网终端还包括LCD显示屏，所述LCD显示屏与所述主ARM处理器的LCD控制器接口相连接。

4.根据权利要求1所述的物联网终端，其特征在于，所述主ARM处理器具有以太网接口、USB接口、调试串口、485接口和CAN接口。

5.根据权利要求1-4任一项所述的物联网终端，其特征在于，所述接口扩展模块包括CH438芯片。

6.根据权利要求1-4任一项所述的物联网终端，其特征在于，所述主ARM处理器为i.MXRT1052芯片。

7.根据权利要求1-4任一项所述的物联网终端，其特征在于，所述ZigBee模块、所述蓝牙模块、所述WiFi模块和所述Lora模块分别为E18-MS1PA1芯片、BT-HC08芯片、BSP-07S芯片和E220-400T22S芯片。

8.根据权利要求1-4任一项所述的物联网终端，其特征在于，所述存储器包括SD卡。

9.根据权利要求1-4任一项所述的物联网终端，其特征在于，所述物联网终端还包括核心板，所述主ARM处理器设置在所述核心板上。

10.一种物联网系统，包括中心服务器以及至少一个如权利要求1-9中任一项所述的物联网终端，所述物联网终端与所述中心服务器通讯连接。