一種基於嵌入式無線路由器的製作方法

2023-05-04 23:48:32

本發明涉及路由器技術領域，具體為一種基於嵌入式無線路由器。

背景技術：

路由器（Router），是連接網際網路中各區域網、廣域網的設備，它會根據信道的情況自動選擇和設定路由，以最佳路徑，按前後順序發送信號，路由器是網際網路的樞紐， 目前路由器已經廣泛應用於各行各業，各種不同檔次的產品已成為實現各種骨幹網內部連接、骨幹網間互聯和骨幹網與網際網路互聯互通業務的主力軍，現在無線路由器已將成為工作、休閒以及家庭生活中必備的網絡接入工具，但是現有的無線路由器一般的安全性能不高，穩定性能差，且在停電時就無法正常使用，往往造成很多不便甚至帶來巨大的經濟損失。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明提供了一種基於嵌入式無線路由器，工作穩定，系統可靠性高，可以實現對2G/3G/4G網絡帶寬的共享，帶寬高信號強，且能夠實現斷電運行，可以有效解決背景技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基於嵌入式無線路由器，包括路由器外殼，所述路由器外殼的外表面頂端鑲嵌有功能按鍵和狀態指示燈，路由器外殼的正側面鑲嵌有接線插口，所述路由器外殼的內部集成有所有的電氣元件，包括硬體核心平臺，所述硬體核心平臺包括主控晶片，所述主控晶片的電源引腳連接有供電模塊，數據交換端連接有數據存儲模塊，主控晶片的網絡通信埠連接有乙太網控制器，所述乙太網控制器的另一端連接有移動通信模塊，主控晶片的信號輸出埠連接有WiFi模塊，主控晶片還連接有外圍電路；所述移動通信模塊包括GPRS模塊和4G模塊，GPRS模塊和4G模塊並聯到乙太網控制器的埠。

作為本發明一種優選的技術方案，所述主控晶片5採用TI公司的DM3730嵌入式處理器晶片，該晶片內部集成有JTAG調試串口、UART轉換串口，且搭載有uCLinux作業系統。

作為本發明一種優選的技術方案，所述供電模塊6包括隔離變壓器14和充電鋰電池15，所述隔離變壓器14的輸入端連接有防漏電插頭16，輸出端分成兩路，一路連接到充電鋰電池15的充電端，一路輸出連接有整流濾波器17，充電鋰電池15和整流濾波器17的輸出端並聯連接有電子開關18，所述電子開關18連接到主控晶片5的I2C埠。

作為本發明一種優選的技術方案，所述數據存儲模塊7包括FLASH存儲器19和DDR存儲器20，所述FLASH存儲器19用於存儲操作程序指令，所述DDR存儲器20用於實現數據緩衝和程序運行。

作為本發明一種優選的技術方案，所述乙太網控制器8採用兩塊DM9000晶片並聯形成，一塊用於進行輸入控制，一塊用於進行輸出控制，且乙太網控制器8內置有SRAM存儲器。

作為本發明一種優選的技術方案，所述WiFi模塊10包括SOC晶片21，所述SOC晶片21內置有加密編碼器，SOC晶片21的編碼輸出端連接有射頻信號發生器22，所述射頻信號發生器22的輸出端連接有功率放大器23。

作為本發明一種優選的技術方案，所述外圍電路11包括晶振電路24、復位電路25和LCD驅動器26，所述LCD驅動器26連接到主控晶片5的DSS埠，且LCD驅動器26的輸出端連接有LCD顯示器27。

作為本發明一種優選的技術方案，所述GPRS模塊12包括GSM晶片28，所述GSM晶片28採用WISMOQuikQ2400Series晶片，該晶片具有GPRS功能，GSM晶片28連接有I2C存儲器29和乙太網接口30，所述乙太網接口30與乙太網控制器8電氣連接。

作為本發明一種優選的技術方案，所述4G模塊13包括多模基帶晶片31，所述多模基帶晶片採用MDM9x00系列晶片，多模基帶晶片31的信號輸入輸出端連接有收發天線32，多模基帶晶片31還連接有RS232轉換串口33，所述RS232轉換串口33與乙太網控制器8電氣連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：該基於嵌入式的GPRS/4G無線路由器，通過設置供電模塊，利用隔離變壓器連接市電給充電鋰電池充電，從而保證了在停電狀態下，可以通過充電鋰電池進行供，保證了停電時繼續工作，避免斷網帶來的諸多不便，且可以實現隨身攜帶便於移動；通過設置移動通信模塊，利用乙太網控制器控制實現對GPRS模塊和4G模塊的智能選擇，從而保證路由器工作在最穩定、信號最強的網絡制式，提高系統穩定性；通過設置WiFi模塊，利用WiFi模塊中的加密編碼器，實現非對稱秘鑰加密操作，提高裝置的安全性能；本發明工作穩定，系統可靠性高，可以實現對2G/3G/4G網絡帶寬的共享，帶寬高信號強，且能夠實現斷電運行。

附圖說明

圖1為本發明模塊結構示意圖；

圖2為供電模塊結構示意圖；

圖3為移動通信模塊結構示意圖；

圖4為WiFi模塊結構示意圖；

圖5為外觀結構示意圖。

圖中：1-路由器外殼；2-功能按鍵；3-狀態指示燈；4-硬體核心平臺；5-主控晶片；6-供電模塊；7-數據存儲模塊；8-乙太網控制器；9-移動通信模塊；10-WiFi模塊；11-外圍電路；12-GPRS模塊；13-4G模塊；14-隔離變壓器；15-充電鋰電池；16-防漏電插頭；17-整流濾波器；18-電子開關；19-FLASH存儲器；20-DDR存儲器；21-SOC晶片；22-射頻信號發生器；23-功率放大器；24-晶振電路；25-復位電路；26-LCD驅動器；27-LCD顯示器；28-GSM晶片；29-I2C存儲器；30-乙太網接口；31-多模基帶晶片；32-收發天線；33-RS232轉換串口。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例：

請參閱圖1至圖5，本發明提供一種技術方案：一種基於嵌入式無線路由器，包括路由器外殼1，所述路由器外殼1的外表面頂端鑲嵌有功能按鍵2和狀態指示燈3，路由器外殼1的正側面鑲嵌有接線插口3，所述路由器外殼1的內部集成有所有的電氣元件，包括硬體核心平臺4，所述硬體核心平臺4包括主控晶片5，所述主控晶片5的電源引腳連接有供電模塊6，數據交換端連接有數據存儲模塊7，主控晶片5的網絡通信埠連接有乙太網控制器8，所述乙太網控制器8的另一端連接有移動通信模塊9，主控晶片5的信號輸出埠連接有WiFi模塊10，主控晶片5還連接有外圍電路11；所述移動通信模塊9包括GPRS模塊12和4G模塊13，GPRS模塊12和4G模塊13並聯到乙太網控制器8的埠；

所述主控晶片5採用TI公司的DM3730嵌入式處理器晶片，該晶片內部集成有JTAG調試串口、UART轉換串口，且搭載有uCLinux作業系統；所述供電模塊6包括隔離變壓器14和充電鋰電池15，所述隔離變壓器14的輸入端連接有防漏電插頭16，輸出端分成兩路，一路連接到充電鋰電池15的充電端，一路輸出連接有整流濾波器17，充電鋰電池15和整流濾波器17的輸出端並聯連接有電子開關18，所述電子開關18連接到主控晶片5的I2C埠；所述數據存儲模塊7包括FLASH存儲器19和DDR存儲器20，所述FLASH存儲器19用於存儲操作程序指令，所述DDR存儲器20用於實現數據緩衝和程序運行。

所述乙太網控制器8採用兩塊DM9000晶片並聯形成，一塊用於進行輸入控制，一塊用於進行輸出控制，且乙太網控制器8內置有SRAM存儲器；所述WiFi模塊10包括SOC晶片21，所述SOC晶片21內置有加密編碼器，SOC晶片21的編碼輸出端連接有射頻信號發生器22，所述射頻信號發生器22的輸出端連接有功率放大器23；所述外圍電路11包括晶振電路24、復位電路25和LCD驅動器26，所述LCD驅動器26連接到主控晶片5的DSS埠，且LCD驅動器26的輸出端連接有LCD顯示器27；

所述GPRS模塊12包括GSM晶片28，所述GSM晶片28採用WISMO QuikQ2400 Series晶片，該晶片具有GPRS功能，GSM晶片28連接有I2C存儲器29和乙太網接口30，所述乙太網接口30與乙太網控制器8電氣連接；所述4G模塊13包括多模基帶晶片31，所述多模基帶晶片採用MDM9x00系列晶片，多模基帶晶片31的信號輸入輸出端連接有收發天線32，多模基帶晶片31還連接有RS232轉換串口33，所述RS232轉換串口33與乙太網控制器8電氣連接。

本發明的工作原理：GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業務的簡稱，是在GSM基礎上發展起來的一種分組交換的數據承載和傳輸方式。與原有的GSM比較，GPRS在數據業務的承載和支持上具有非常明顯的優勢:通過多個GSM時隙的復用，支持的數據傳輸速率更高，理論峰值達115kb/s；不同的網絡用戶共享同一組GPRS信道，但只有當某一個用戶需要發送或接收數據時才會佔用信道資源。這樣，通過多用戶的業務復用，更有效地利用無線網絡信道資源，特別適合突發性、頻繁的小流量數據傳輸，很好地適應數據業務的突發性特點；GPRS計費方式更加靈活，可以支持按數據流量來進行計費；與無線應用協議(WAP)技術不同，GPRS能夠隨時為用戶提供透明的IP通道，可直接訪問Internet中的所有站點和資源；採用信道復用技術，每一個GPRS用戶都能夠實現永遠在線；

4G是集3G與WLAN於一體，並能夠快速傳輸數據、高質量、音頻、視頻和圖像等，4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL（4兆）快25倍，並能夠滿足幾乎所有用戶對於無線服務的要求，此外，4G可以在DSL和有線電視數據機沒有覆蓋的地方部署，然後再擴展到整個地區。很明顯，4G有著不可比擬的優越性。

所述路由器外殼1採用防水絕緣材料製成，具有良好的防護屏蔽性能，保護內部的電路結構；所述功能按鍵2連接到主控晶片5的輸入口，用於進行電源開關、重啟等工作狀態選擇，所述狀態指示燈3用於指示當前的工作狀態，正常時為綠色燈按按頻率閃爍，表明當前傳輸正常，出現故障時紅色燈亮；

（1）所述硬體核心平臺4搭建實現整個路由器的控制平臺，所述主控晶片5為整個裝置的控制核心，該晶片內部集成有JTAG調試串口和UART轉換串口，通過JTAG調試串口進行程序下載和調試，實現uCLinux作業系統環境搭建操作，UART轉換串口用於實現傳輸格式轉換，便於與外部硬體進行數據通信；

（2）所述外圍電路11用於實現主控晶片5的正常工作，所述晶振電路24用於提供機器周期產生時鐘信號，保證主控晶片5的處理速度，所述復位電路25用於實現復位操作，可以實現重新啟動，並在出現故障時強行退出；所述LCD驅動器26用於實現數據顯示的電平轉換，連接的LCD顯示器27鑲嵌在路由器外殼1的上表面，可以顯示當前的工作狀態參數；

（3）所述供電模塊6用於對整個裝置進行供電操作，所述隔離變壓器14通過防漏電插頭16直接連接到交流市電網中，隔離變壓器14將220V高壓電變換成10V低壓交流電，一邊給充電鋰電池15進行充電，一邊直接通過整流濾波器17進行整流濾波操作，變換成穩定的低壓直流電，滿足主控晶片5的電壓要求；當電網供電正常時，所述電子開關18連接到整流濾波器17的輸出端，直接為主控晶片供電；當出現停電或電網故障不能正常工作時，電子開關18跳變至充電鋰電池15通路，直接由充電鋰電池15進行供電，可以防止出現停電時即斷網帶來的諸多麻煩和不便；

（4）主控晶片5接通電源後，開始從數據存儲模塊7讀取相關的操作指令進行操作；所述FLASH存儲器19包括包括NORFlash和NANDFLASH，NOR型Flash特點是可靠性高、隨機讀取速度快，適用於擦除和編程操作較少而直接執行代碼的場合，即應用程式可直接在Flash內運行，不必把代碼讀到系統RAM中；而NAND型Flash能提供極高的單元密度，可以達到高存儲密度，並且寫入和擦除的速度也很快，適用於純數據存儲和文件存儲；所述DDR存儲器20在系統中主要用作程序的運行空間、數據及堆棧區。當系統啟動時，CPU首先從Flash中的復位地址0x0處讀取啟動代碼，在完成系統的初始化後，程序代碼調入DDR存儲器20中運行，以提高系統的運行速度；同時，作業系統、用戶堆棧及應用程式也都被加載到DDR存儲器20M中；

（5）所述乙太網控制器8用於進行乙太網接入控制，其中一塊DM9000A接收網絡上到來的數據包，交給CPU處理，再通過另一塊發送給主機，從主機發送到外部網絡的數據包處理同樣如此；所述UART轉換接口19用於實現全雙工和半雙工傳輸格式轉換，所述編解碼器20用於進行加密編碼和解碼操作；

（6）所述移動通信模塊9用於實現無線網絡連接操作，所述GPRS模塊12用於實現GPRS制式網絡連接，所述4G模塊13既可以實現3G網絡連接也可以實現4G網絡連接；

所述GPRS模塊12中的GSM晶片28連接有10MHz的晶振提供系統時鐘，連接有復位電路實現上電復位操作，連接有I2C存儲器29，用於存儲需要長期保存的數據，連接有乙太網接口30為系統接入乙太網提供物理連接通道；

所述4G模塊13中的多模基帶晶片31用於支持TD-SCDMA/WCDMA的3G網絡標準和LTE-TDD/FDD的4G網絡標準，保證通信時的上行和下行速率達到設計要求，所述收發天線32用於接收衛星信號並且進行信號發送，從而實現網絡接入操作；所述RS232轉換串口33用於實現4G模塊13與乙太網控制器8的數據交換；

（7）所述WiFi模塊10用於實現無線熱點配置，所述SOC晶片21將從主控晶片5接收到的信號，利用內部地加密編碼器進行加密編碼，再通過射頻信號發生器22將數據轉換成射頻信號，利用功率放大器23進行放大後，形成WiFi熱點信號，以供行動裝置使用。

工作流程：

1）連接防漏電插頭16，按下功能按鍵2，路由器開始工作；

2）主控晶片5按照接收到的信號強度，控制乙太網控制器8，智能選擇GPRS模塊12或4G模塊13接入；

3）WiFi模塊10加密轉換，形成WLAN熱點，以供行動裝置接入。

該基於嵌入式的GPRS/4G無線路由器，通過設置供電模塊6，利用隔離變壓器14連接市電給充電鋰電池15充電，從而保證了在停電狀態下，可以通過充電鋰電池15進行供，保證了停電時繼續工作，避免斷網帶來的諸多不便，且可以實現隨身攜帶便於移動；通過設置移動通信模塊9，利用乙太網控制器8控制實現對GPRS模塊12和4G模塊13的智能選擇，從而保證路由器工作在最穩定、信號最強的網絡制式，提高系統穩定性；通過設置WiFi模塊10，利用WiFi模塊10中的加密編碼器，實現非對稱秘鑰加密操作，提高裝置的安全性能；本發明工作穩定，系統可靠性高，可以實現對2G/3G/4G網絡帶寬的共享，帶寬高信號強，且能夠實現斷電運行。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。