一種物聯網網關設備的製作方法
2023-07-01 12:18:31
專利名稱：一種物聯網網關設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及物聯網領域，特別涉及一種物聯網網關設備。
背景技術：
物聯網是指通過各種信息傳感設備，實時採集信息，於與網際網路結合形成的一個巨大網絡，目的是實際物品與網絡的連接，管理和控制。
物聯網感知層是物聯網系統中的末梢部分，主要通過一些信息採集終端實現物理世界中各類實際目標的信息獲取。物聯網的網絡層是利用現有的通信網，網際網路以及其他物聯網技術標準體系的專用網絡，支持物聯網應用信息的傳輸。物聯網的應用層對應物聯網具體的應用服務，支持多種多樣的物聯網業務。目前存在的物聯網應用種類繁多，差異化大。在現階段缺乏統一標準體系的前提下，使得各單位開發的設備、系統、接口協議等兼容性差，成本高，平臺化互操作困難。物聯網的網關則是在這種情況下，起到轉換作用的計算機系統或設備，在使用不同的通信協議，數據格式甚至體系結構不同的兩種系統之間，作為一個翻譯器。現存的網關一般只能接受並轉換單一的一種網絡協議。這樣的網關設備在網絡協議成熟，統一的情況下是沒有問題的，但目前的實際情況下，現有的網絡協議種類繁多，還沒有一種公認的能適用於各種場景的網絡協議出現。並且由於受到物聯網應用複雜性的限制，很多公司尚未走出「小作坊」的開發模式，各公司的應用系統也相對孤立，所以很難出現這樣的網絡協議。因此必須根據特定的感知層通信協議研發特定的網關產品，極大的增加了研發成本。國內外有關物聯網整體解決方案的公司幾乎都有自己的網關產品，國外如Archrock 公司的 PhyNet Router、Digi 公司的 ConnectPortX Gateways,國內如北京星谷科技的3G視頻監控網關，但這些公司的網管產品基本都與自己的感知層網絡系統捆綁銷售。另外大量的研究和專利也是以某種特定的感知層網絡通信協議接入為目的，均未能解決多種感知層網絡協議接入的問題。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的主要目的是提供一種物聯網網關設備，可以較方便的實現多種網絡協議的接入，滿足不同應用場景的需求。本實用新型具體結構特徵如下一種物聯網網關設備，所述設備包括一個主控制器和至少兩個低功耗裝置，每個低功耗裝置轉換一種類型的網絡協議；主控制器，包括至少一個第一類接口，同一時間有一個或者不超過第一類接口數量的多個低功耗裝置通過所述第一類接口與主控制器連接，用於接收和處理低功耗裝置上傳的數據，並利用接收的數據與公共網絡進行數據交換低功耗裝置，與物聯網的感知層網絡和主控制器二者連接，用於從感知層網絡接收含有自身對應網絡協議種類的數據，再對數據進行網絡協議的轉換，將轉換後的數據發送到主控制器；所述低功耗裝置包括射頻晶片、低功耗處理器和連接裝置；射頻晶片，連接感知層網絡，用於低功耗裝置與感知層網絡間的數據交換；低功耗處理器，低功耗處理器一端連接射頻晶片，用於解析射頻晶片傳來數據的網絡協議，剝離出應用數據並發送到主控制器；連接裝置，用於連接低功耗處理器與主控制器，進行二者的數據交換。所述連接裝置具體為低功耗裝置外設串口、SPI 口和IIC 口三者之一或任意組 合，用於連接到主控制器預留的接口上。所述設備還包括轉接板，設置在第一類接口與連接裝置之間，用於在第一類接口與連接裝置的埠不匹配時，進行埠轉換。所述主控制器包括核心處理器和第二類接口 ；核心處理器，連接第二類接口，用於通過第一類接口接收低功耗裝置解析過的數據，並重新包裝成含有公共網絡中網絡協議的數據，發送給第二類接口 ；第二類接口，接入公共網絡，用於主控制器與公共網絡間的數據交換。所述第一類接口為主控制器上預留有串口、SPI 口和IIC 口之一或任意組合，用於接入低功耗裝置的連接裝置。所述主控制器中還包括測試接口，用於低功耗裝置的調試、升級或更換低功耗裝置的內部代碼。所述主控制器，還用於接收來自公共網絡網絡協議的數據，解析接收到數據獲取應用數據，將所述應用數據通過接口發送到低功耗裝置；低功耗裝置，還用於接收主控制器發送的應用數據，以自身對應的網絡協議將應用數據重新封裝，並將重新封裝的應用數據發送到感知層網絡。通過以上技術方案可知，本實用新型的有益效果是，通過網關主控制器上設置第一類接口，第一類接口接入低功耗裝置，在不同網絡協議的場景下，更換接入的低功耗裝置，保持接入的低功耗裝置能夠解析的網絡協議始終對應當前感知層數據的網絡協議。這樣無需更換主控制器，實現網關的通用性。本實用新型中所述網關設備的開發脫離了網絡協議的開發而獨立進行，不再受到單一網絡協議的限制。
圖I為網關設備實施例結構示意圖；圖2為低功耗裝置實施例結構示意圖；圖3為主控制器實施例結構示意圖；圖4為低功耗裝置引腳定義示意圖；圖5為具體實施例中網關設備工作流程示意圖；圖6為串口通信協議第一層示意圖；圖7為串口通信協議第二層示意圖；圖8為低功耗裝置重新封裝數據包結構示意圖。
具體實施方式
[0034]本實用新型通過可更換低功耗裝置的設計，提供了一種可以轉換不同網絡協議的通用網關設備。下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行完整描述。而所描述的實施例僅僅是本實用新型中部分實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有經過創造性勞動情況下得出的其他實施方式，同樣屬於本實用新型保護的範圍。參照圖I，本實用新型所述網關設備包括低功耗裝置I和主控制器2。低功耗裝置1，參照圖2，低功耗裝置主要包括低功耗處理器、射頻晶片與連接裝置。射頻晶片與低功耗裝置相連，並連接外部感知層網絡，負責數據信息感知層網絡與低功耗處理器之間的互相傳送。低功耗處理器對收集射頻晶片到的數據進行解包處理，將剝離得出的應用數據通過連接裝置發送到主控制器。所述應用數據可以為溫度、溼度等傳感信息，也可以為其他任何種類，應用層數據種類繁多，在此並不進行限制。連接裝置為設置在低功耗裝置外部的串口、SPI 口和IIC 口等外設，低功耗裝置與主控制器之間的物理接口採用上述外設相連接。主控制器2，參照圖3，即母板，主要包括核心處理器，第二類接口和第一類接口。在本實用新型具體實施例中第一類接口設計為插槽形式，插槽中預留串口、SPI 口和IIC 口三種常用接口，低功耗裝置的連接裝置接入插槽，從而進行與主控制器之間的數據信息交流。第一類接口將低功耗裝置傳來的解包後的應用數據直接發送給核心處理器，核心處理器對解包後的應用數據重新進行公共網絡數據封裝，之後發送給第二類接口，存儲模塊與核心處理器連接，負責提供核心處理器工作過程中需要的內存，暫時存儲核心處理器工作中需要的信息。第二類接口包括乙太網接口，WIFI模塊和3G模塊，連接主控制器中的核心處理器與外部公共網絡，將核心處理器處理後的信息發送到公共網絡當中。通過低功耗裝置對於網絡數據的解包處理，主控制器不再需要針對不同網絡協議的網絡數據進行處理和轉換，只需要針對低功耗裝置上傳的解析後的應用數據即可。也就是說實際上的協議轉換功能由低功耗裝置來實現，低功耗裝置與主控制器之間的信息交換 屬於單純的應用數據交換。對於物理接口與上述接口不同的低功耗裝置，可以設計對應的轉接板，低功耗裝置通過轉接板即可插到該網關母板預留的插槽上。主控制器的插槽中還可以預留測試接口。其中測試接口具體為J-TAG接口，通過J-TAG接口可以對低功耗裝置中的低功耗處理器進行調試或者升級，甚至燒寫代碼。低功耗裝置引腳定義如圖4所示，具體如下表
權利要求1.一種物聯網網關設備，其特徵在於所述設備包括一個主控制器和至少兩個低功耗裝置，每個低功耗裝置轉換一種類型的網絡協議； 主控制器，包括至少一個第一類接口，同一時間有一個或者不超過第一類接口數量的多個低功耗裝置通過所述第一類接口與主控制器連接，用於接收和處理低功耗裝置上傳的數據，並利用接收的數據與公共網絡進行數據交換 低功耗裝置，與物聯網的感知層網絡和主控制器二者連接，用於從感知層網絡接收含有自身對應網絡協議種類的數據，再對數據進行網絡協議的轉換，將轉換後的數據發送到主控制器。
2.根據權利要求I所述設備，其特徵在於所述低功耗裝置包括射頻晶片、低功耗處理器和連接裝置； 射頻晶片，連接感知層網絡，用於低功耗裝置與感知層網絡間的數據交換； 低功耗處理器，低功耗處理器一端連接射頻晶片，用於解析射頻晶片傳來數據的網絡協議，剝離出應用數據並發送到主控制器； 連接裝置，用於連接低功耗處理器與主控制器，進行二者的數據交換。
3.根據權利要求2所述設備，其特徵在於，所述連接裝置具體為低功耗裝置外設串口、SPI 口和IIC 口三者之一或任意組合，用於連接到主控制器預留的接口上。
4.根據權利要求3所述設備，其特徵在於所述設備還包括轉接板，設置在第一類接口與連接裝置之間，用於在第一類接口與連接裝置的埠不匹配時，進行埠轉換。
5.根據權利要求I所述設備，其特徵在於，所述主控制器包括核心處理器和第二類接Π ； 核心處理器，連接第二類接口，用於通過第一類接口接收低功耗裝置解析過的數據，並重新包裝成含有公共網絡中網絡協議的數據，發送給第二類接口 ； 第二類接口，接入公共網絡，用於主控制器與公共網絡間的數據交換。
6.根據權利要求I所述設備，其特徵在於所述第一類接口為主控制器上預留有串口、SPI 口和IIC 口之一或任意組合，用於接入低功耗裝置的連接裝置。
7.根據權利要求5所述設備，其特徵在於所述主控制器中還包括測試接口，用於低功耗裝置的調試、升級或更換低功耗裝置的內部代碼。
專利摘要本實用新型公開了一種物聯網網關設備，所述設備主要由一個主控制器和多個低功耗裝置構成，每個低功耗裝置轉換一種類型的網絡協議，主控制器連接公共網絡，低功耗裝置連接感知層網絡，低功耗裝置中的連接裝置通過主控制器中的第一類接口與主控制器連接；低功耗裝置從感知層網絡接收含有自身匹配網絡協議種類的數據，將數據的網絡協議解析，分離出應用數據發送給主控制器；主控制器接收應用數據以後對應用數據重新封裝，發送到公共網絡；主控制器還用於接收公共網絡數據，並以相反的流程處理數據，最終由低功耗裝置發送到感知層網絡。
文檔編號H04L12/66GK202385126SQ201120464729
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月21日 優先權日2011年11月21日
發明者劉海濤, 孫德雲, 李磊, 杜恩伯, 沈傑, 黃河清 申請人:無錫物聯網產業研究院, 無錫融格物聯網科技有限公司