一种基于物联网的多功能接口转换器的制作方法

本实用新型涉及物联网技术领域，具体是一种基于物联网的多功能接口转换器。

背景技术：

在信息化大浪潮下，物联网技术取得了极大的发展，并在工业、环境、交通等各方面影响着人们的生活。物联网的接口转换器作为联系物联网和其它通信网络的纽带，起着十分重要的作用。近年来，随着技术的不断发展，对物联网技术需求不断提高，在一些特定的场合，物联网需要采集多种多样的数据，如：在工业仓库中通过现场监控器进主要采集库区室内的温度、湿度、烟气以及室内外的可燃有毒气体浓度、明火、音视频信号等数据；对生产场所主要采集温度、压力、液位、阀位、流量以及可燃有毒气体浓度、明火、音视频信号等。由于采集的数据种类较多、数据量较大，用户对数据类型也要求不同。因此，如何利用现有技术，解决物联网接口转换器中数据处理速度较慢、人机交互性能差等问题，成为物联网所要解决的问题之一。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的多功能接口转换器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于物联网的多功能接口转换器，包括主控模块、zigbee通信模块、以太网接口模块、usb接口模块和gprs通信模块，所述主控模块通过spi接口与以太网电路相连，主控模块通过i/o口与usb接口模块、zigbee通信模块、gprs通信模块相连。

作为本实用新型的进一步技术方案：还包括用于给各个模块供电的电源模块。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述主控模块采用st公司的stm32f103rbt6芯片。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述usb接口模块采用cypress公司的高速usb接口芯片cy7c68013a。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述gprs通信模块采用simcom公司的sim900a模块。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述以太网接口模块由wiznet公司的以太网控制器w5500和集成变压器的rj45插头j1b1211ccd组成。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述zigbee无线通信模块采用ti公司的cc2530芯片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用模块化设计，方便对程序进行调试、修改和移植，同时方便在之后进行性能维护以及功能扩展升级；其次，本实用新型的主控模块采用stm32f103rbt6芯片，具有丰富的片上资源，在此基础上实现本实用新型，可以使模块之间连接变得简单方便，节约成本，性能稳定，可靠性高；最后，使用stm32f103rbt6芯片可以实现多种数据协议间相互转换，可广泛应用在多种场合，实现跟强大且灵活的通信功能。

附图说明

图1为本实用新型的功能框图。

图2为本实用新型的主控模块。

图3是本实用新型的zigbee通信模块。

图4是本实用新型的以太网接口模块。

图5是本实用新型的usb接口模块。

图6是本实用新型的gprs通信模块。

图7是本实用新型的电源模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：请参阅图1-7，一种基于物联网的多功能接口转换器，由主控模块、zigbee通信模块、以太网接口模块、usb接口模块、gprs通信模块以及电源模块组成。其中，主控模块采用st公司的stm32f103rbt6芯片，主控模块分别与zigbee通信模块、以太网接口模块、usb接口模块、gprs通信模块相连，通过主控模块可实现对各个模块的控制功能。具体为主控模块通过spi接口与以太网电路相连，主控模块通过i/o口与usb接口模块、zigbee通信模块、gprs通信模块相连，实现数据的相互通信。电源模块为主控模块、zigbee通信模块、以太网接口模块、usb接口模块、gprs通信模块供电。

主控模块电路主要由stm32f103rbt6芯片及其外围电路组成：如图2所示，主要包括由s1、c1、r1组成的复位电路，当s1按键按下时实现cpu复位功能；引脚1与bt1、d1、d2、y1、r4、r5相连，组成掉电保护电路，在系统掉电和低功耗模式下为实时时钟供电；引脚5、6与r2、y2、c2、c3相连，组成的振荡电路，为cpu提供时钟；引脚12、13与c4、c5、l1相连，组成的滤波电路，对芯片内部a/d转换器的供电进行去耦合和滤波；引脚18、19与c6相连接组成去耦电路，引脚31、32与c7相连接组成去耦电路，引脚47、48与c8相连接组成去耦电路，引脚63、64与c9相连接组成去耦电路，主要是为去除电源噪声，提高cpu的抗干扰能力；主控模块通过其片上资源与以太网接口模块、usb接口模块、zigbee接口模块、gprs通信模块相连，实现数据间的转换，具体为主控模块stm32f103rbt6通过引脚usart_tx、usart_rx分别与zigbee通信模块的引脚txd、rxd连接。主控模块stm32f103rbt6的引脚spi_nss、spi_sck、spi_miso、spi_mosi、pa11分别与以太网控制器w5500引脚scsn、sclk、miso、mosi、intn相连。主控模块stm32f103rbt6通过i/o口与usb接口模块的引脚pb0～pb7相连，主控模块stm32f103rbt6通过引脚txd、rxd与gprs通信模块的引脚txd、rxd相连。

zigbee无线通信模块采用ti公司的cc2530芯片，该芯片是一款用于ieee802.15.4、zigbee和rf4ce应用的一个真正的片上系统(soc)解决方案。cc2530芯片集成了领先的rf收发器、业界标准的增强型8051cpu、系统内可编程闪存、8kbram和许多其它强大的功能。主控和cc2530芯片通过串口连接，用于发出命令、读取状态、自动操作和确定无线设备事件的顺序。如图3所示，无线收发部分有引脚25、26与c13、c14、c15、c16、c17和l2构成的不平衡变压器连接单级50ω天线；引脚30连接的电阻r7为内部偏置电阻；引脚20与r6、c10构成复位电路；引脚22、23连接y3、c11、c12组成的晶振电路；zigbee通信模块的引脚txd、rxd分别于主控模块的引脚usart_tx、usart_rx相连，即可通过zigbee模块进行数据的发送。

以太网接口模块由wiznet公司的以太网控制器w5500和集成变压器的rj45插头j1b1211ccd组成，w5500是一款全硬件tcp/ip嵌入式以太网控制器，它集成了tcp/ip协议栈，10/100m以太网数据链路层及物理层，w5500提供了spi接口从而能够更加容易与外设mcu整合，而且，其spi协议支持80mhz速率，从而能够更好的实现高速网络通讯。以太网控制器模块电路主要由w5500芯片及其外围电路组成，如图4所示，主要包括以太网控制器w5500的引脚10相连一个12.4k欧姆，精度为1％的电阻r24，为内部模拟电路提供偏压；w5500的引脚30、31与r8、r9、25mhz的晶振y4以及18nf的c18、c19连接的晶振电路；引脚20连接4.7uf的电容c23，以保证内部信号的稳定；引脚22连接10pf的电容c22，是内部稳压器的输出电压。以太网控制器w5500与主控模块及集成变压器的具体连接方式为：以太网控制器w5500引脚scsn、sclk、miso、mosi、intn分别与主控模块stm32f103rbt6的引脚spi_nss、spi_sck、spi_miso、spi_mosi、pa11电气连接，以太网控制器w5500的引脚txn、txp、rxn、rxp分别与集成变压器的rj45插头j1b1211ccd引脚td-、td+、rd-、rd+电气连接。通过rj45即可接入以太网。

usb接口模块采用cypress公司的高速usb接口芯片cy7c68013a，该芯片内部主要包括高性能微处理器内核、usb2.0收发器、智能引擎(sie)、增强8051内核、16k的ram，4k的fifo、i/o接口、数据总线、地址总线，i2c主控制器和通用可编程接口等。是目前高性能高速usb2.0的代表性接口芯片。如图5所示，该芯片的引脚pb0～pb7分别与主控芯片stm32f103rbt6的引脚14、24、25、26、27、33、34、35相连，用来传输数据；引脚42与主控模块的引脚pb10相连，用来控制usb芯片内数据的读取，当读取usb芯片内的数据时，将此引脚置低；引脚8与主控模块的pb11相连，此时表示外部数据需要写入usb芯片；引脚11、12与y5、c27、c28组成的时钟电路相连，为系统提供时钟；引脚37、38分别与主控模块的引脚pb0、pb1相连，用来指示对应的缓冲区的状态，以便对usb芯片进行相应的操作；通过引脚15、16连接usb接口，通过usb接口可与pc机相连。

所述的gprs通信模块采用simcom公司的sim900a模块，该模块具有工业级双频gsm/gprs模块，工作双频900/1800mhz，并且具有标准at命令接口，可以提供gsm语音、短消息和gprs数据传输等业务，方便与其他产品进行连接。如图6所示，gprs模块的引脚1与r36、r37、q1构成的电路相连，用来拉低引脚1的信号至少1秒然后释放，使模块处于开机状态；引脚55与c31、c32相连，用来保护电路；引脚30、31、32、33、34用来与sim卡相连，用来向用户发送信息等功能；引脚9、10分别与主控模块的引脚42、43相连，主控模块进行数据的转换，并通过引脚将数据向gprs模块发送，最后利用gprs向用户发送信息。

实施例2，在实施例1的基础上，电源模块电路如图7所示，电源模块为各单元模块提供所需的电源，系统由5v电源供电，终端部分芯片电源要求为3.3v，所以供电电源经过现行调压芯片reg1117-3.3后变为3.3v电压，为cpu和以太网电路供电，为保证5v电源与3.3v之间互不影响，加入芯片d050505t，d050505t是一个dc/dc隔离电源，用来给其他电路供电。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。