專利名稱：一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，尤其是一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用日益廣泛，被應(yīng)用于智 能家居，物流，醫(yī)療等領(lǐng)域。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，具有不需電纜、 應(yīng)用靈活性強(qiáng)、可靠性高、低成本等特點(diǎn)。通過(guò)將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)嵌入到某種設(shè)備中， 可以使原來(lái)分立的設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相互通信，但由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與已有的有線網(wǎng)絡(luò) 及WIFI等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)并不兼容，若需要實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與PC等其他設(shè)備通信，則需要無(wú) 線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的支持。然而，現(xiàn)有技術(shù)中各種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)方案都普遍具有以 下3個(gè)缺點(diǎn)(1)接收端口數(shù)量少。目前已有的傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)方案往往只具有一個(gè)無(wú)線接收 端口。從該端口接收來(lái)自無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包后，經(jīng)由串口或485總線接口等接口上 傳到主機(jī)。由于無(wú)線接收端口數(shù)量少，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的時(shí)候，信道擁塞的情況嚴(yán)重，嚴(yán)重 地影響了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能。(2)功能單一，不具備包過(guò)濾功能。目前已有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)方案大多只簡(jiǎn) 單地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，并沒有任何相關(guān)的數(shù)據(jù)包處理功能。(3)與用戶交互途徑不友好。目前已有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方案大多只能通過(guò)串口 與用戶交互，當(dāng)需要對(duì)網(wǎng)關(guān)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，用戶必須通過(guò)串口登錄到網(wǎng)關(guān)。由于無(wú)線傳 感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用特點(diǎn)，其網(wǎng)關(guān)本身也有可能被安裝在用戶難以觸及的地方，其通過(guò)串口線 纜連接網(wǎng)關(guān)進(jìn)行登錄管理的方式增加了管理的難度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其具有極好的擴(kuò)展 性，高性能，多端口和良好的用戶交互接口。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，包括 嵌入式微處理器，用于保存應(yīng)用程序數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果的閃速存儲(chǔ)器，用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信 的以太網(wǎng)物理層控制器，用于實(shí)現(xiàn)USB總線通信功能的USB連接器，至少兩個(gè)用于實(shí)現(xiàn)485 網(wǎng)絡(luò)通信的485總線收發(fā)器，用于CAN總線通信功能的CAN總線收發(fā)器，用于提供高速臨時(shí) 數(shù)據(jù)讀寫服務(wù)的鐵電存儲(chǔ)器和一個(gè)RS232串口收發(fā)器；所述NOR型閃速存儲(chǔ)器通過(guò)上述外部存儲(chǔ)器總線與嵌入式微處理器連接；所述以 太網(wǎng)物理層控制器與嵌入式微處理器上的以太網(wǎng)控制器MAC層接口連接；所述USB連接器 與嵌入式微處理器上的USB控制器接口連接；所述每個(gè)485總線收發(fā)器各自與上述嵌入式 微處理器的其中一個(gè)UART接口對(duì)應(yīng)連接；所述CAN總線收發(fā)器與嵌入式微處理器上的CAN 總線控制器MAC層接口連接，所述鐵電存儲(chǔ)器通過(guò)I2C總線接口與上述嵌入式微處理器連 接；所述RS232串口收發(fā)器連接上述嵌入式微處理器的其中另一個(gè)UART接口。[0009]本實(shí)用新型還包括用于擴(kuò)展UART接口輸出的I2C總線轉(zhuǎn)UART接口控制模塊，所 述的I2C總線轉(zhuǎn)UART接口控制模塊通過(guò)I2C總線接口與上述嵌入式微處理器連接。本實(shí)用新型所述的嵌入式微處理器為32位的嵌入式微處理器，包括具有20位地 址總線及8位數(shù)據(jù)總線的外部存儲(chǔ)器總線，至少3個(gè)UART接口，至少1個(gè)I2C總線接口，至 少1個(gè)以太網(wǎng)控制 器MAC層接口，至少1個(gè)USB控制器接口和至少IfCAN總線控制器MAC 層接口。所述的嵌入式微處理器還包括有用于對(duì)數(shù)據(jù)包過(guò)濾并具有MQX內(nèi)核的嵌入式操 作模塊。本實(shí)用新型所述的閃速存儲(chǔ)器包括兩片具有20位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線的NOR 型閃速存儲(chǔ)器。所述的USB連接器為mini-USB連接座。所述的以太網(wǎng)物理層控制器為工 作于以太網(wǎng)物理層的收發(fā)器，以太網(wǎng)物理層控制器的另一端連接隔離變壓器，且隔離變壓 器連接有RJ-45接頭；所述隔離變壓器和RJ-45接頭是整合集成在一起。所述的CAN總線 收發(fā)器是工作于CAN通信協(xié)議PHY層的收發(fā)器，該CAN總線收發(fā)器的另一端通過(guò)2X 5排 針座將數(shù)據(jù)傳輸至具有CAN總線接口的設(shè)備。所述每個(gè)485總線收發(fā)器外接端均分別連接 RJ-45接口。所述的RS232串口收發(fā)器的外接端為DB9串口連接插座。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)具有多個(gè)無(wú)線接收端口。本實(shí)用新型具有至少4個(gè)485總線接口用于連接無(wú) 線傳感器網(wǎng)絡(luò)的接收節(jié)點(diǎn)，利用485總線通信距離長(zhǎng)且可靠的特點(diǎn)，使得網(wǎng)關(guān)可以被安裝 在遠(yuǎn)離無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的地方。(2)本實(shí)用新型通過(guò)通用的以太網(wǎng)接口將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程主機(jī)，同時(shí)用戶可以通 過(guò)以太網(wǎng)接口以網(wǎng)頁(yè)的形式登錄到網(wǎng)關(guān)中實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)關(guān)的管理。通過(guò)成熟的以太網(wǎng)技術(shù)，實(shí) 現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與PC等通用計(jì)算機(jī)的連接。(3)可對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行過(guò)濾，以及具有極好的擴(kuò)展性。(4)友好的用戶交互途徑，極大地方便了用戶的部署與使用。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的軟件流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的核心是微處理器，其上連接有NOR型閃速存儲(chǔ)器 FLASH,，以太網(wǎng)物理層控制器，USB連接座，CAN總線收發(fā)控制器，RS232串口收發(fā)器，I2C轉(zhuǎn) UART模塊，鐵電存儲(chǔ)器。其中，微處理器選用MCF52259型號(hào)，其具有20位地址總線和8位 數(shù)據(jù)總線用于閃速儲(chǔ)存器，1路I2C接口用于連接鐵電儲(chǔ)存器和I2C轉(zhuǎn)串口模塊，3個(gè)UART 接口，1個(gè)以太網(wǎng)MAC層接口、1個(gè)USB總線接口及1路CAN總線接口。其他各個(gè)組成部件 可以選用相同功能的常用器件。微處理器的外部存儲(chǔ)器總線連接NOR型閃速存儲(chǔ)器，以太網(wǎng)物理層控制器連接隔 離變壓器，隔離變壓器連接RJ45接頭，RJ45接頭與隔離變壓器整合在一起。微處理器中集 成的以太網(wǎng)控制器連接以太網(wǎng)物理層控制器，以太網(wǎng)物理層控制器其另一端通過(guò)RJ45與交換機(jī)或集線 器相連接，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與其他具有以太網(wǎng)接口的設(shè)備的通信。USB連接座為mini-USB型USB連接座，一端連接微處理器中整合的USB控制器，一 端通過(guò)USB線纜連接USB設(shè)備，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與其他具有USB接口的設(shè)備通信。CAN總線收發(fā)控制器連接2X5排針座，。微處理器中集成的CAN總線控制器連接 CAN總線收發(fā)器，收發(fā)器的另一端通過(guò)2 X 5排針座連接其他具有CAN總線接口的設(shè)備，實(shí)現(xiàn) 平臺(tái)與其他具有CAN總線接口設(shè)備的通信。RS232串口收發(fā)器連接DB_9型串口插座。微處理器中集成的串口通信控制器連接 RS232接口控制器，RS232收發(fā)器的另一端通過(guò)DB-9型串口座與其他具有RS232接口的設(shè) 備連接，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與其他具有RS232接口的設(shè)備的通信能力。I2C轉(zhuǎn)UART模塊連接485收發(fā)器，485收發(fā)器連接RJ-45座。微處理器中的I2C總 線連接I2C轉(zhuǎn)UART模塊，模塊通過(guò)RJ-45座與其他同樣具有485接口的設(shè)備連接，I2C轉(zhuǎn) UART模塊擴(kuò)展了平臺(tái)的UART接口的數(shù)量。微處理器的I2C總線連接鐵電儲(chǔ)存器，其余的2個(gè)485收發(fā)器連接微處理器的UART 接口，485收發(fā)器連接RJ-45座。模塊通過(guò)RJ-45座與其他同樣具有485接口的設(shè)備連接。如圖2所示，本平臺(tái)的軟件系統(tǒng)包括初始化程序1，MQX內(nèi)核的嵌入式操作系統(tǒng)2， Flash存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)程序3，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序4，USB總線驅(qū)動(dòng)程序5，CAN總線驅(qū)動(dòng)程序6，I2C設(shè) 備驅(qū)動(dòng)程序7，串口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序8，嵌入式動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器9和數(shù)據(jù)包過(guò)濾程序10。當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，處理器按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的工作方式在片內(nèi)存儲(chǔ)器的特定地方讀取 其第一條指令，開始執(zhí)行初始化程序1。初始化程序初始化微處理器的各個(gè)模塊，準(zhǔn)備好 MQX內(nèi)核2的運(yùn)行環(huán)境，之后跳轉(zhuǎn)到MQX內(nèi)核2中，系統(tǒng)的控制器由此轉(zhuǎn)換到MQX內(nèi)核2中。若應(yīng)用有以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的需求，則MQX內(nèi)核2調(diào)用網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)4，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序4 控制微處理器中整合的網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)控制器將數(shù)據(jù)送以太網(wǎng)物理層控制器，以太網(wǎng)物 理層控制器經(jīng)RJ45接口將以太網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸至外部設(shè)備。若應(yīng)用有USB總線訪問(wèn)需求，則MQX內(nèi)核2調(diào)用USB總線驅(qū)動(dòng)5，USB總線驅(qū)動(dòng)控 制微處理器中整合的USB控制器，USB控制器運(yùn)行USB總線通信協(xié)議將數(shù)據(jù)通過(guò)USB座傳 輸至外部設(shè)備。 若應(yīng)用有CAN總線訪問(wèn)需求，則MQX內(nèi)核2調(diào)用CAN總線驅(qū)動(dòng)6，CAN總線驅(qū)動(dòng)控 制微處理器中整合的CAN總線控制器，CAN總線控制器將數(shù)據(jù)送CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器通 過(guò)2X5排針座將數(shù)據(jù)傳輸至外部設(shè)備。若應(yīng)用需要使用鐵電存儲(chǔ)器或使用I2C轉(zhuǎn)UART控制器，則MQX內(nèi)核2調(diào)用I2C設(shè) 備驅(qū)動(dòng)7，通過(guò)I2C總線驅(qū)動(dòng)控制微處理器中的I2C總線控制器訪問(wèn)鐵電存儲(chǔ)器或訪問(wèn)I2C 轉(zhuǎn)UART控制器。若用戶通過(guò)以太網(wǎng)由預(yù)定義的端口連接到網(wǎng)關(guān)，這MQX內(nèi)核2調(diào)用嵌入式動(dòng)態(tài)網(wǎng) 頁(yè)服務(wù)器9相應(yīng)用戶的請(qǐng)求，并將用戶的設(shè)置數(shù)據(jù)保存到NOR型閃速存儲(chǔ)器中。若應(yīng)用從任一個(gè)485端口接收到數(shù)據(jù)，則MQX內(nèi)核2啟動(dòng)包過(guò)濾程序10，按照用戶 自定義的包過(guò)濾規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)包實(shí)施過(guò)濾。本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普 通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，本實(shí)用新型還可 以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的。
權(quán)利要求1.一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于包括嵌入式微處理器，用于保存應(yīng)用 程序數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果的閃速存儲(chǔ)器，用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信的以太網(wǎng)物理層控制器，用于實(shí) 現(xiàn)USB總線通信功能的USB連接器，至少兩個(gè)用于實(shí)現(xiàn)485網(wǎng)絡(luò)通信的485總線收發(fā)器，用 于CAN總線通信功能的CAN總線收發(fā)器，用于提供高速臨時(shí)數(shù)據(jù)讀寫服務(wù)的鐵電存儲(chǔ)器和 一個(gè)RS232串口收發(fā)器；所述嵌入式微處理器具有20位地址總線及8位數(shù)據(jù)總線的外部存 儲(chǔ)器總線；所述閃速存儲(chǔ)器通過(guò)上述外部存儲(chǔ)器總線與嵌入式微處理器連接；所述以太網(wǎng)物理層 控制器與嵌入式微處理器上的以太網(wǎng)控制器MAC層接口連接；所述USB連接器與嵌入式微 處理器上的USB控制器接口連接；所述每個(gè)485總線收發(fā)器各自與上述嵌入式微處理器的 其中一個(gè)UART接口對(duì)應(yīng)連接；所述CAN總線收發(fā)器與嵌入式微處理器上的CAN總線控制 器MAC層接口連接，所述鐵電存儲(chǔ)器通過(guò)I2C總線接口與上述嵌入式微處理器連接；所述 RS232串口收發(fā)器連接上述嵌入式微處理器的其中另一個(gè)UART接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于還包括用于擴(kuò)展 UART接口輸出的I2C總線轉(zhuǎn)UART接口控制模塊，所述的I2C總線轉(zhuǎn)UART接口控制模塊通 過(guò)I2C總線接口與上述嵌入式微處理器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的嵌入式微處 理器為32位的嵌入式微處理器，包括至少三個(gè)UART接口，至少一個(gè)I2C總線接口，至少一 個(gè)以太網(wǎng)控制器MAC層接口，至少一個(gè)USB控制器接口和至少一個(gè)CAN總線控制器MAC層 接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的嵌入式微處 理器還包括有用于對(duì)數(shù)據(jù)包過(guò)濾并具有MQX內(nèi)核的嵌入式操作模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的閃速存儲(chǔ)器 包括兩片具有20位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線的NOR型閃速存儲(chǔ)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的USB連接器 Smini-USB 連接座。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的以太網(wǎng)物理 層控制器為工作于以太網(wǎng)物理層的收發(fā)器，以太網(wǎng)物理層控制器的另一端連接隔離變壓 器，且隔離變壓器連接有RJ45接頭；所述隔離變壓器和RJ-45接頭是整合集成在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的CAN總線收 發(fā)器是工作于CAN通信協(xié)議PHY層的收發(fā)器，該CAN總線收發(fā)器的另一端通過(guò)2 X 5排針座 將數(shù)據(jù)傳輸至具有CAN總線接口的設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述每個(gè)485總線 收發(fā)器外接端均分別連接RJ-45接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述的RS232串口 收發(fā)器的外接端為DB9串口連接插座。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)，包括嵌入式微處理器，用于保存應(yīng)用程序數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果的閃速存儲(chǔ)器，用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信的以太網(wǎng)物理層控制器，用于實(shí)現(xiàn)USB總線通信功能的USB連接器，至少4個(gè)用于實(shí)現(xiàn)485網(wǎng)絡(luò)通信的485總線收發(fā)器，用于擴(kuò)展UART接口輸出的I2C總線轉(zhuǎn)UART接口控制器，用于CAN總線通信功能的CAN總線收發(fā)器，用于提供高速臨時(shí)數(shù)據(jù)讀寫服務(wù)的鐵電存儲(chǔ)器和1個(gè)RS232串口收發(fā)器，能夠運(yùn)行MQX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，完成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包過(guò)濾，同時(shí)能通過(guò)網(wǎng)頁(yè)提供友好的人機(jī)交互界面，從而使得用戶能實(shí)現(xiàn)對(duì)該網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程管理。
文檔編號(hào)H04W88/16GK201839452SQ20102052541
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者劉財(cái)興, 周浩恩, 曾汶彬, 賴沆斐 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)