一种多模信号传输的物联网网关制造技术

本实用新型专利技术公开一种多模信号传输的物联网网关，包括MCU，还包括电源管理单元、有线传输机构和无线传输机构，所述有线传输机构设置有RS485模块、以太网传输模块，所述无线传输机构设置有GPRS通信模块和4G通信模块；所述电源管理单元分别为MCU、RS485模块、以太网传输模块、GPRS通信模块和4G通信模块供电；所述MCU分别与RS485模块、以太网传输模块、GPRS通信模块和4G通信模块供电双向连接。有益效果：本实用新型专利技术可进行485通信、以太网传输通信、2G网络通信和4G网络通信，能够完成现有的各种环境中数据传输通信，使用该网关的物联网则可以布设在任何场景中，从而真正实现物物相连的物联网效果。

【技术实现步骤摘要】
一种多模信号传输的物联网网关
本技术涉及信号传输网关
，具体的说，涉及一种多模信号传输的物联网网关。
技术介绍
网关又称网间连接器、协议转换器，其作用为在网络层上实现网络互连，用于两个高层协议不同的网络互连。而由于物联网的兴起与发展，网关越来越多地运用到物理场景中，被称为物联网网关，例如沉降检测时，沉降场景各节点的监测数据往往需要靠网关传输到终端，因此，网关的设计对数据传输具有重要意义。现有的物联网网关通常是单一的有线传输或是无线传输，而没有同时具备RS485有线通信和4G无线通信等模式的网关，现急需能够适应不同环境的数据传输条件的网关，不论是有线还是无线都能联通并精准传输数据。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提出了一种满足多协议通信的多模信号传输的物联网网关，可实现485通信、以太网通信、2G通信和4G通信，满足复杂的环境对传输协议的限制，基本可适用所有环境的数据传输。为达到上述目的，本技术采用的具体技术方案如下：一种多模信号传输的物联网网关，包括MCU、电源管理单元、有线传输机构和无线传输机构，所述有线传输机构设置有RS485模块、以太网传输模块，所述无线传输机构设置有GPRS通信模块和4G通信模块；所述电源管理单元分别为MCU、RS485模块、以太网传输模块、GPRS通信模块和4G通信模块供电；所述MCU分别与RS485模块、以太网传输模块、GPRS通信模块和4G通信模块双向连接。通过上述设计，本技术可进行485通信、以太网传输通信、2G网络通信和4G网络通信，能够完成现有的各种环境中数据传输通信，使用该网关的物联网则可以布设在任何场景中，从而真正实现物物相连的物联网效果，而MCU的功能可以仅限于建立通道开关及数据转传，当有数据进入MCU时所有信号通道都传输这些数据，保证每类通信方式的接收端都能接收到所需内容，当然也可以编入特定程序进行选择性地开关需要的数据通道，以节约能耗和数据传输费用。进一步描述，所述RS485模块包括2组485芯片电路，其中，第一组485芯片电路包括第一485芯片U4和第一485串口P1，第二组485芯片电路包括第二485芯片U6和第二485串口P2；所述第一485芯片U4的A脚接第一485串口P1的3脚，所述第一485芯片U4的B脚接第一485串口P1的4脚，所述第一485芯片U4的数据输入脚RXD接MCU的第一485输出脚，所述第一485芯片U4的数据输出脚TXD接MCU的第一485输入脚，所述第一485芯片U4的控制脚CON接MCU的第一485控制脚，所述第一485芯片U4的电源脚VCC接电源管理单元的3.3V直流电，所述第一485芯片U4的地脚接地，所述第一485串口P1的1脚接电源管理单元的24V直流电，所述第一485串口P1的2脚接地；所述第二485芯片U6的A脚接第二485串口P2的3脚，所述第二485芯片U6的B脚接第二485串口P2的4脚，所述第二485芯片U6的数据输入脚RXD接MCU的第二485输出脚，所述第二485芯片U6的数据输出脚TXD接MCU的第二485输入脚，所述第二485芯片U6的控制脚CON接MCU的第二485控制脚，所述第二485芯片U6的电源脚VCC接电源管理单元的3.3V直流电，所述第二485芯片U6的地脚接地，所述第二485串口P2的1脚接电源管理单元的24V直流电，所述第二485串口P2的2脚接地。本技术优选设置有2组完全相同的485通信，工作时往往只使用一组，另一组作为备用，本设计能降低网关的通信故障维修次数，只有当2组都损坏时才需要维修，只有一组故障时只需改换插接端组就能继续工作。更进一步设计，所述以太网传输模块包括以太网芯片U13和通信接头U14，所述以太网芯片U13的MOSI脚接MCU的以太通信输出脚，所述以太网芯片U13的MISO脚接MCU的以太通信输入脚，所述以太网芯片U13的时钟脚SCLK接MCU的以太控制时钟脚，所述以太网芯片U13的芯片选脚SCSn接MCU的以太芯片选择脚，所述以太网芯片U13的打断输出脚INTn接MCU的以太芯片打断脚，所述以太网芯片U13的复位脚RSTn接MCU的以太芯片复位脚，该复位脚RSTn还串接第四八电阻R48后接电源管理单元的3.3V直流电；所述以太网芯片U13的数据输出端组包括TXN脚和TXP脚，其中，TXN脚接通信接头U14的TD-输出脚，所述TXN脚还串接第五五电阻R55后接电源管理单元的3.3V直流电，所述TXP脚接通信接头U14的TD+输出脚，该TXP脚还串接第五四电阻R54后接电源管理单元的3.3V直流电，所述通信接头U14的TXC输出脚串接第五六电阻R56后接电源管理单元的3.3V直流电，该TXC输出脚还串接第四九电容C49后接地；所述以太网芯片U13的数据输入端组包括RXN脚和RXP脚，其中，RXN脚串接第五六电容C56后接通信接头U14的RX-输入脚，所述RXN脚还串接第六一电阻R61后接通信接头U14的RXC输入脚，所述RXP脚串接第五十电容C50后接通信接头U14的RX+输入脚，所述RXP脚还串接第五九电阻R59后连接RXC输入脚，所述RXC输入脚还串接第五四电容C54后接地；所述以太网芯片U13的第一物理层模式选择脚PMODE0串接第三八电阻R38后接电源管理单元的3.3V直流电，该第一物理层模式选择脚PMODE0还串接第三七电阻R37后接地，所述以太网芯片U13的第二物理层模式选择脚PMODE1串接第四五电阻R45后接电源管理单元的3.3V直流电，该第二物理层模式选择脚PMODE1还串接第四四电阻R44后接地，所述以太网芯片U13的第三物理层模式选择脚PMODE2串接第四七电阻R47后接电源管理单元的3.3V直流电，该第三物理层模式选择脚PMODE2还串接第四六电阻R46后接地，所述以太网芯片U13的RSVD端组串接保护电阻后接地；所述以太网芯片U13的晶振输出脚XO连接第三晶振X3的一个工作端，该第三晶振X3的另一工作端连接所述以太网芯片U13的晶振输入脚XI，所述晶振输出脚XO与晶振输入脚XI之间串接有第五八电阻R58，所述晶振输出脚XO还串接第四八电容C48后接地，所述晶振输入脚XI还串接第五五电容C55后接地，所述以太网芯片U13的电源端组连接电源管理单元的3.3V直流电，所述以太网芯片U13的接地端组接地。有线传输仍然是现阶段更稳定的传输方式，因此，设计以太网传输能够摆脱无线信号传输距离和场景的限制，高温或水下等不适用无线传输的环境仍然能用以太网进行传输，使网关的适应性更强。更进一步设计，所述GPRS通信模块包括GPRS芯片U1、GSM-SIM卡座U2和天线J1，所述GPRS芯片U1的数据发送脚UART1_TXD接MCU的GPRS输入脚，所述GPRS芯片U1的数据接收脚UART1_RXD接MCU的GPRS输出脚，所述GPRS芯片U1的开关脚PWRKEY连接第一N型MOS管Q1的漏极，所述第一N型MOS管Q1的栅极连接MCU的GPRS开关脚，所述第一N型MOS管Q1的栅极还串接第五电阻R5后接地，所述第一N型MOS管Q1的源极接地；所述GPRS芯片U1的SIM数据脚连接GSM-SIM卡座U2的数据传输脚IO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模信号传输的物联网网关，包括MCU，其特征在于：还包括电源管理单元、有线传输机构和无线传输机构，所述有线传输机构设置有RS485模块、以太网传输模块，所述无线传输机构设置有GPRS通信模块和4G通信模块；所述电源管理单元分别为MCU、RS485模块、以太网传输模块、GPRS通信模块和4G通信模块供电；所述MCU分别与RS485模块、以太网传输模块、GPRS通信模块和4G通信模块双向连接。

【技术特征摘要】
1.一种多模信号传输的物联网网关，包括MCU，其特征在于：还包括电源管理单元、有线传输机构和无线传输机构，所述有线传输机构设置有RS485模块、以太网传输模块，所述无线传输机构设置有GPRS通信模块和4G通信模块；所述电源管理单元分别为MCU、RS485模块、以太网传输模块、GPRS通信模块和4G通信模块供电；所述MCU分别与RS485模块、以太网传输模块、GPRS通信模块和4G通信模块双向连接。2.根据权利要求1所述的一种多模信号传输的物联网网关，其特征在于：所述RS485模块包括2组485芯片电路，其中，第一组485芯片电路包括第一485芯片U4和第一485串口P1，第二组485芯片电路包括第二485芯片U6和第二485串口P2；所述第一485芯片U4的A脚接第一485串口P1的3脚，所述第一485芯片U4的B脚接第一485串口P1的4脚，所述第一485芯片U4的数据输入脚RXD接MCU的第一485输出脚，所述第一485芯片U4的数据输出脚TXD接MCU的第一485输入脚，所述第一485芯片U4的控制脚CON接MCU的第一485控制脚，所述第一485芯片U4的电源脚VCC接电源管理单元的3.3V直流电，所述第一485芯片U4的地脚接地，所述第一485串口P1的1脚接电源管理单元的24V直流电，所述第一485串口P1的2脚接地；所述第二485芯片U6的A脚接第二485串口P2的3脚，所述第二485芯片U6的B脚接第二485串口P2的4脚，所述第二485芯片U6的数据输入脚RXD接MCU的第二485输出脚，所述第二485芯片U6的数据输出脚TXD接MCU的第二485输入脚，所述第二485芯片U6的控制脚CON接MCU的第二485控制脚，所述第二485芯片U6的电源脚VCC接电源管理单元的3.3V直流电，所述第二485芯片U6的地脚接地，所述第二485串口P2的1脚接电源管理单元的24V直流电，所述第二485串口P2的2脚接地。3.根据权利要求1所述的一种多模信号传输的物联网网关，其特征在于：所述以太网传输模块包括以太网芯片U13和通信接头U14，所述以太网芯片U13的MOSI脚接MCU的以太通信输出脚，所述以太网芯片U13的MISO脚接MCU的以太通信输入脚，所述以太网芯片U13的时钟脚SCLK接MCU的以太控制时钟脚，所述以太网芯片U13的芯片选脚SCSn接MCU的以太芯片选择脚，所述以太网芯片U13的打断输出脚INTn接MCU的以太芯片打断脚，所述以太网芯片U13的复位脚RSTn接MCU的以太芯片复位脚，该复位脚RSTn还串接第四八电阻R48后接电源管理单元的3.3V直流电；所述以太网芯片U13的数据输出端组包括TXN脚和TXP脚，其中，TXN脚接通信接头U14的TD-输出脚，所述TXN脚还串接第五五电阻R55后接电源管理单元的3.3V直流电，所述TXP脚接通信接头U14的TD+输出脚，该TXP脚还串接第五四电阻R54后接电源管理单元的3.3V直流电，所述通信接头U14的TXC输出脚串接第五六电阻R56后接电源管理单元的3.3V直流电，该TXC输出脚还串接第四九电容C49后接地；所述以太网芯片U13的数据输入端组包括RXN脚和RXP脚，其中，RXN脚串接第五六电容C56后接通信接头U14的RX-输入脚，所述RXN脚还串接第六一电阻R61后接通信接头U14的RXC输入脚，所述RXP脚串接第五十电容C50后接通信接头U14的RX+输入脚，所述RXP脚还串接第五九电阻R59后连接RXC输入脚，所述RXC输入脚还串接第五四电容C54后接地；所述以太网芯片U13的第一物理层模式选择脚PMODE0串接第三八电阻R38后接电源管理单元的3.3V直流电，该第一物理层模式选择脚PMODE0还串接第三七电阻R37后接地，所述以太网芯片U13的第二物理层模式选择脚PMODE1串接第四五电阻R45后接电源管理单元的3.3V直流电，该第二物理层模式选择脚PMODE1还串接第四四电阻R44后接地，所述以太网芯片U13的第三物理层模式选择脚PMODE2串接第四七电阻R47后接电源管理单元的3.3V直流电，该第三物理层模式选择脚PMODE2还串接第四六电阻R46后接地，所述以太网芯片U13的RSVD端组串接保护电阻后接地；所述以太网芯片U13的晶振输出脚XO连接第三晶振X3的一个工作端，该第三晶振X3的另一工作端连接所述以太网芯片U13的晶振输入脚XI，所述晶振输出脚XO与晶振输入脚XI之间串接有第五八电阻R58，所述晶振输出脚XO还串接第四八电容C48后接地，所述晶振输入脚XI还串接第五五电容C55后接地，所述以太网芯片U13的电源端组连接电源管理单元的3.3V直流电，所述以太网芯片U13的接地端组接地。4.根据权利要求1所述的一种多模信号传输的物联网网关，其特征在于：所述GPRS通信模块包括GPRS芯片U1、GSM-SIM卡座U2和天线J1，所述GPRS芯片U1的数据发送脚UART1_TXD接MCU的GPRS输入脚，所述GPRS芯片U1的数据接收脚UART1_RXD接MCU的GPRS输出脚，所述GPRS芯片U1的开关脚PWRKEY连接第一N型MOS管Q1的漏极，所述第一N型MOS管Q1的栅极连接MCU的GPRS开关脚，所述第一N型MOS管Q1的栅极还串接第五电阻R5后接地，所述第一N型MOS管Q1的源极接地；所述GPRS芯片U1的SIM数据脚连接GSM-SIM卡座U2的数据传输脚IO，该数据传输脚IO还串接第六电容C6后接地，所述数据传输脚IO还串接第二电阻R2后连接GPRS芯片U1的SIM电源脚，所述GPRS芯片U1的SIM电源脚还连接GSM-SIM卡座U2的电源脚VCC，所述GPRS芯片U1的SIM时钟脚连接GSM-SIM卡座U2的时钟脚CLK，该时钟脚CLK还串接第七电容C7后接地，所述GPRS芯片U1的SIM复位脚连接GSM-SIM卡座U2的复位脚RST，该复位脚RST还串接第五电容C5后接地，所述GSM-SIM卡座U2的接地端组接地；所述GPRS芯片U1的天线脚串接第一电阻R1后连接天线J1的工作脚，所述GPRS芯片U1的天线脚还串接第四电容C48后接地，所述天线J1的工作脚串接第三电容C3后接地，所述天线J1的屏蔽脚组接地；所述GPRS芯片U1的电源脚组接电源管理单元的GSM电压GSMVBAT，所述GPRS芯片U1的地脚组接地。5.根据权利要求1所述的一种多模信号传输的物联网网关，其特征在于：所述4G通信模块包括4G芯片U15和4G-SIM卡座U16，所述4G芯片U15的数据接收脚UART_RX连接第十三极管Q10的集电极，该第十三极管Q10的发射极接MCU的4G输出脚，所述第十三极管Q10的发射极还串接第七二电阻R72后接电源管理单元的3.3V直流电，所述第十三极管Q10的基极串接第七十电组R70后接电源管理单元的1.8V直流电，所述第十三极管Q10的集电极还串接第七三电阻R73后接电源管理单元的1.8V直流电，所述4G芯片U15的数据发送脚UART_TX连接第十一三极管Q11的发射极，该第十一三极管Q11的集电极接MCU的4G输入脚，所述第十一三极管Q11的发射极还串接第七四电阻R74后接第十一三极管Q11的基极，所述第十一三极管Q11的基极还串接第七一电组R71后接电源管理单元的1.8V直流电，所述第十一三极管Q11的集电极还串接第七五电阻R75后接电源管理单元的3.3V直流电；所述4G芯片U15的唤醒输入脚WAKEUP_IN连接第八N型MOS管Q8的漏极，所述第八N型MOS管Q8的栅极连接MCU的4G唤醒脚，所述第八N型MOS管Q8的栅极还串接第七六电阻R76后接地，所述第八N型MOS管Q8的漏极还串接第六八电阻R68后接电...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋平，陈浩，王小平，易丽蓉，蓝长斌，陈力骅，陈晖，
申请(专利权)人：重庆中控欧玛仪表研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆,50