一种云端穿透型串口服务器制造技术

本发明专利技术提供了一种云端穿透型串口服务器，属于互联网技术领域。它解决了现有串口服务器不能将串口转为网口,实现远程穿透的技术问题。一种云端穿透型串口服务器，本串口服务器包括硬件部分和软件部分，其中硬件部分包括主控MCU，以及与主控MCU连接的以太网模块、WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块和电源电路；软件部分包括串口服务器控制程序和通讯联网程序，以太网模块集成板载FLASH、GPIO、ADC和TCP/IP协议栈，其引出串口引脚、ADC引脚、GPIO引脚、PWM引脚、复位引脚和电源引脚，WiFi模块、蓝牙模块和ZigBee模块通过同步接收发生器USART与主控MCU相联。本发明专利技术具有能将传统串口设备快速穿透内网等优点。

Cloud penetration type serial port server

The invention provides a cloud penetration type serial port server, belonging to the field of Internet technology. The utility model solves the technical problem that the existing serial server can not change the serial port to the network port and realize the remote penetration. A cloud penetration type serial server, the serial server consists of hardware and software. The hardware part includes the main control MCU, and is connected with a main control MCU Ethernet module, WiFi module, Bluetooth module, ZigBee module and power supply circuit; software includes serial port server control program and the communication network program, Ethernet module integration the onboard FLASH, GPIO, ADC and TCP/IP protocol stack, which leads to serial pin, ADC pin and GPIO pin and PWM pin, reset pins and power pins, WiFi module, Bluetooth module and ZigBee module connected with the receiving step by USART generator and main control MCU. The invention has the advantages that the traditional serial device can penetrate the intranet quickly.

【技术实现步骤摘要】
一种云端穿透型串口服务器
本专利技术属于互联网
，涉及一种云端穿透型串口服务器。
技术介绍
随着网络和现代信息技术的发展，设备的联网需求逐渐明显。一些应用需要对分布于各地的设备进行远距离监控。像机房监控、自助银行系统通信、办公楼自动控制系统等应用中，本身已经有完整的网络布线，能否利用已有的网络设施实现设备的通信。面对已经有成千上万原有的串口设备已存在，对这些设备的大批量改造显然不是一蹴而就的，作为暂时的解决方案——将串口转化为网口的串口联服务器就应运而生了。串口服务器，采用嵌入式技术，能够将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232/485/422串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输。使得串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据通信，扩展串口设备的通信距离。串口服务器的应用领域很广，适用于工业控制、楼宇智能化、自助银行系统、能源控制、智慧农业大棚、水源监测等领域。随着物联网应用的发展，具有云端透传功能的串口服务器，将成为连接硬件设备和互联网的纽带。在满足传统的数据透传的基础上，能直接在云端服务器的应用层获取数据接口，无需单独架设通信的私有服务器，将大幅度提升项目的开发效率、降低企业的技术成本和开发周期；这种支持宽泛的底层硬件通信协议、具备传感网动态节点的管理功能、以及兼容局域网和广域网互联互通的高度智能化串口服务器，将更加适用于智慧城市的各行各业。目前，市场上的串口服务器，它们的区别主要是MCU选型和通讯方式不同。其中处理能力强的串口服务器，主要采用linux系统的ARM系列，其次是采用UCOS等系统的M3、M4系列；通信方式有RJ45型串口服务器、WiFi型串口服务器、GSM型串口服务器、GPRS型串口服务器。不同厂家生产的串口服务器，传输稳定性、通信效率和安全性各有特色。传统串口设备的联网方式、通信流量等虽然不同，但是联网过程大体相似。利用串口服务器，实现传统串口设备的联网，需要有三个方面的准备工作。(1)传统设备的串口调试，确保与串口服务器对接成功。(2)配置串口服务器与应用层通信服务器的通信参数。例如，应用层通信服务器的IP、端口、心跳包、通信协议等。(3)企业需要在内网或外网，部署专门的通信服务器，实现设备联网后的连接，负责数据的转发或存储。部署通信服务器的开发周期和技术成本，对于一般企业不可低估。上述过程，对于设备快速联网，仍旧存在大量的开发调试工作；存在的问题很多，有时甚至影响项目的进程。可见，现有的串口服务器存在如下缺陷：1、传统串口服务器，在硬件层和网络层需要一个双向的配置过程，调试过程较为麻烦；2、需要企业针对其硬件设备专门部署通信服务器，项目联网的设备不多时，增加了企业的技术成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种云端穿透型串口服务器，本专利技术所要解决的技术问题是如何利用穿透的方式临时将串口转化为网口。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种云端穿透型串口服务器，其特征在于，本串口服务器包括硬件部分和软件部分，其中硬件部分包括主控MCU，以及与主控MCU连接的以太网模块、WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块和电源电路；软件部分包括串口服务器控制程序和通讯联网程序，所述以太网模块集成板载FLASH、GPIO、ADC和TCP/IP协议栈，其引出串口引脚、ADC引脚、GPIO引脚、PWM引脚、复位引脚和电源引脚，所述WiFi模块、蓝牙模块和ZigBee模块通过同步接收发生器USART与主控MCU相联。以太网通信，目前支持RJ45和WiFi通信；其中WiFi模块采用ESP8266，该模块价格低、性能稳定、开源性高、功能强等特点，板载FLASH用于存储程序和数据。ESP8266支持2.4-GHzIEEE802.11b/g/n、支持WPA/WPA2安全加密模式、内置10位高精度ADC、内置TCP/IP协议栈、待机消耗功率小于1.0mW、工作温度范围-40～125℃。该模块共22个外接引脚，串口、ADC、GPIO、PWM、复位、电源等接口均引出开发者可供使用。在上述的一种云端穿透型串口服务器中，所述蓝牙模块采用HC－05蓝牙模块，采用V2.0标准协议，串口模块工作电压3.3V。工作电流:配对中30～40mA；配对完毕未通信:2～8mA、通信中:8mA；支持UART,USB,SPI,PCM,SPDIF等接口，并支持SPP蓝牙串口协议，具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等优点。系统启动后，用户手机蓝牙与智能网关蓝牙进行配对，配对过程中HC－05蓝牙上面的红色指示灯频繁闪烁，当HC－05与手机蓝牙配对成功后一直保持待机状态，红色指示灯常亮，等待用户发送指令。在上述的一种云端穿透型串口服务器中，所述ZigBee模块采用TI公司的CC2530芯片。串口服务器与设备的内网通信，支持串口232/485，同时兼容ZigBee通信。其中，ZigBee采用TI公司的CC2530芯片，其内部集成了8051增强型内核微控制器、性能优秀的RF射频收发器、片内可编程闪存、8KBRAM、8路12位分辨率AD、5通道DMA、电池电量及片内温度检测等强大功能的一款射频单片机。在上述的一种云端穿透型串口服务器中，所述电源电路包括ESP8266、CC2530和和蓝牙，其中ESP8266平均工作电压3.3V、电流80mA；CC2530平均工作电压3.3V、电流50mA；蓝牙工作电流小于50mA。根据功耗分布拓扑图如下图所示，测试得知各部分单元功耗：ESP8266平均工作电压3.3V电流80mA、CC2530平均工作电压3.3V电流50mA、蓝牙工作电流不大于50mA、透传切换部分电压5.0V电流100mA，总体合计功耗W，3.3V电压功耗W。故DC-DC部分可选择输出功率大于W的3.3VLDO电源稳压芯片，同时AC-DC部分也必须选择输出功率大于W的5V电源模块。DC-DC电路原理图如图9所示。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、开发者无需需要搭建通信服务器，就能实现内网设备的穿透。2、无需借助各种虚拟串口软件，就能完成串口服务器的配置。3、支持蓝牙一键配置串口服务器联网。4、支持MQTT物联网协议，消息的订阅发布快速高效。5、串口服务器支持底层设备的动态管理；6、串口服务器支持底层设备的联动控制7、采用32位ARM处理器+RTOS，具有更强大的实时处理能力；8、低功耗设计，无需散热装置；9、看门狗设计，稳定性高；10、电源具有良好的过流过压、防反接保护功能。11、云端服务器支持采集数据的图表化分析、兼容各种各种指令。12、丰富的应用场景，可以满足工控、农林水电、能源等多种场合的设备联网需求。附图说明图1是本专利技术中云端穿透型串口服务器的应用流程图。图2是本专利技术中云端穿透型串口服务器的应用场景图。图3是本专利技术中云端穿透型串口服务器的系统拓扑图。图4是本专利技术中出口服务器的通信原理图。图5是本专利技术中串口服务器的硬件部署图。图6是本专利技术中以太网模块的电路原理图。图7是本专利技术中蓝牙模块的电路原理图。图8是本专利技术中ZigBee模块的电路原理图。图9是本专利技术中电源电路的原理图。图10是本专利技术中电源稳压电路的原理图。图11是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种云端穿透型串口服务器，其特征在于，本串口服务器包括硬件部分和软件部分，其中硬件部分包括主控MCU，以及与主控MCU连接的以太网模块、WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块和电源电路；软件部分包括串口服务器控制程序和通讯联网程序，所述以太网模块集成板载FLASH、GPIO、ADC和TCP/IP协议栈，其引出串口引脚、ADC引脚、GPIO引脚、PWM引脚、复位引脚和电源引脚，所述WiFi模块、蓝牙模块和ZigBee模块通过同步接收发生器USART与主控MCU相联。

【技术特征摘要】
1.一种云端穿透型串口服务器，其特征在于，本串口服务器包括硬件部分和软件部分，其中硬件部分包括主控MCU，以及与主控MCU连接的以太网模块、WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块和电源电路；软件部分包括串口服务器控制程序和通讯联网程序，所述以太网模块集成板载FLASH、GPIO、ADC和TCP/IP协议栈，其引出串口引脚、ADC引脚、GPIO引脚、PWM引脚、复位引脚和电源引脚，所述WiFi模块、蓝牙模块和ZigBee模块通过同步接收发生器USART与主控MCU相联。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟良骥，王晓东，陈博，熊小兵，师惠彧，厉高艳，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42