一种加密转发的无线通信模块的制作方法

本实用新型涉及工业控制的通信技术领域，具体涉及一种加密转发的无线通信模块。

背景技术：

随着近几年我国经济迅猛发展，信息化科技化程度越来越高，在政府、电力、银行等各行各业使用的数据采集通信设备越来越多，各设备的通信质量、通信保密度以及可靠性的要求也越来越高，目前我国通常采用有线的方式传输数据，操作复杂成本较高，在实际应用中，通信中断的情况时有发生，且数据保密程度不高易造成信息泄露，在信息化普及的今天，易对企业的生产经营造成重要影响。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种加密转发的无线通信模块。

本实用新型采用的技术方案为：

一种加密转发的无线通信模块，包括：CPU单元、电源控制单元、加密单元、以太网单元、4G单元和RS485通信单元；所述电源控制单元的输出端与CPU单元的电源输入端连接，所述加密单元、以太网单元、RS485通信单元和4G单元与CPU单元连接。

进一步的，所述CPU单元采用AMD CPU A6型号的CPU处理器，其中CPU处理器上设置SPI总线接口、ENTE接口、USB接口和串口，所述CPU处理器通过SPI总线接口与加密单元连接，所述CPU处理器通过ENTE接口与以太网单元连接，所述CPU处理器通过USB接口与4G单元连接，所述CPU处理器通过串口与RS485通信单元连接。

进一步的，所述电源控制单元包括AC-DC转换电路和DC-DC转换电路，所述AC-DC转换电路包括保险丝，由压敏电阻、第一电容、第一电感、第二电感、第二电容和第三电容组成的EMC电磁兼容电路，AD-DC转换模块和滤波电容；所述保险丝串联设置在交流输入线路上，所述压敏电阻并联在保险丝输出端的交流输出线路上，所述第一电容与压敏电阻并联后与第一电感串联后接入第二电感的两个输入端，所述第二电感的输出端并联由第二电容和第三电容串联的电路，所述第二电感的输出端与AC-DC转换模块连接，所述第一电容和第三电容的连接端通过导线与AC-DC转换模块连接，所述AC-DC转换模块的输出端并联第四电容、第五电容和稳压管输出直流电压。

进一步的，所述AC-DC转换模块采用LH10-10BXX型号的AC-DC转换模块；所述DC-DC转换电路包括第一DC-DC转换模块和第二DC-DC转换模块；其中第一DC-DC转换模块采用SPX1117M3型号的DC-DC转换芯片，第二DC-DC转换模块采用MIC29302BU型号的DC-DC转换芯片。

进一步的，所述加密单元采用NRSEC3000加密芯片通过SPI接口与CPU单元连接。

进一步的，所述以太网单元采用DSP83848KSQ/NoPB型号的自适应以太网收发芯片。

进一步的，所述4G单元采用PCI-E-U9300C型号的4G模块。

进一步的，所述RS485通信单元采用ADM2582E芯片。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种加密转发的无线通信模块，通过将不同接口采集的数据进行加密后选择性的通过其他接口进行转发，实现了数据信息安全稳定的传输；外部数据可通过串口、网口、4G天线实现数据的接收，并通过模块的加密芯片对数据进行加密，加密后的数据可通过控制选择目标端口将数据发送至外部对应单元，实现数据的加密交互功能。该模块电路具有体积小，精度高，抗干扰性能强，可靠性高，安全性高以及电路简单易用等优点，在各种工业控制场合有较好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种加密转发的无线通信模块结构图；

图2为本实用新型提出的所述电源控制单元电路图；

图3为本实用新型提出的所述加密单元电路图；

图4为本实用新型提出的所述以太网单元电路图；

图5为本实用新型提出的所述4G单元电路图；

图6为本实用新型提出的所述RS485通信单元电路图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

参见图1，为本实用新型提出的一种加密转发的无线通信模块结构图。

如图1所示，一种加密转发的无线通信模块，包括：CPU单元、电源控制单元、加密单元、以太网单元、4G单元和RS485通信单元；所述电源控制单元的输出端与CPU单元的电源输入端连接，所述加密单元、以太网单元、RS485通信单元和4G单元与CPU单元连接。

本实用新型提供的一种加密转发的无线通信模块，是实现JP柜、线路无功补偿柜、配电终端等设备现场数据采集、加密和转发而设计生产的一款高可靠性的工业级产品。产品通过将不同接口采集的数据进行加密后选择性的通过其他接口进行转发，实现了数据信息安全稳定的传输。尤其在配电网终端设备的无线数据接入等场景，此类产品的应用变得尤为重要。

本实用新型是提供一种技术先进的加密转发无线通信模块，该模块支持RS485接口、RJ45网口、4G无线网络传输，同时可以实现传输数据的加密，它有效的解决了终端测控装置接口单一、无加密功能的问题，具有精度高，抗干扰能力强，便于扩展、设备体积小等优点，在各种工业控制场合有较好的应用前景。

CPU单元采用A6GXC型号的CPU处理器，其中CPU处理器上设置SPI总线接口、ENTE接口、USB接口和串口，所述CPU处理器通过SPI总线接口与加密单元连接，所述CPU处理器通过ENTE接口与以太网单元连接，所述CPU处理器通过USB接口与4G单元连接，所述CPU处理器通过串口与RS485通信单元连接。

本实用新型实施例中，CPU通过SPI总线接口、ENTE接口、USB接口、串口实现与加密单元、以太网单元、4G单元、RS485通信单元的连接，外部数据可通过串口、网口、4G天线实现数据的接收，并通过模块的加密芯片对数据进行加密，加密后的数据可通过控制选择目标端口将数据发送至外部对应单元，实现数据的加密交互功能，该模块电路适用于各种工业控制场合，具有体积小、精度高、抗干扰能力强等特点。

图2为本实用新型提出的所述电源控制单元电路图；

参见图2，电源控制单元包括AC-DC转换电路和DC-DC转换电路，AC-DC转换电路包括保险丝F1，由压敏电阻R63、第一电容C37、第一电感L4、第二电感L3、第二电容C35 和第三电容C39组成的EMC电磁兼容电路，AD-DC转换模块和滤波电容；所述保险丝串联设置在交流输入线路上，压敏电阻并联在保险丝输出端的交流输出线路上，第一电容C37与压敏电阻R63并联后与第一电感L4串联后接入第二电感L3的两个输入端，第二电感L3的输出端并联由第二电容C35和第三电容C39串联的电路，第二电感L3的输出端与AC-DC转换模块连接，第二电容C35和第三电容C39的连接端通过导线与AC-DC转换模块连接，AC-DC转换模块的输出端并联第四电容C38、第五电容C36和稳压管D8输出直流电压；

优选的，AC-DC转换模块采用LH10-10BXX型号的AC-DC转换模块；所述DC-DC转换电路包括第一DC-DC转换模块和第二DC-DC转换模块；其中第一DC-DC转换模块采用SPX1117M3-1-3.3型号的DC-DC转换芯片用于将5v转换为3.3v，第二DC-DC转换模块采用MIC29302BU型号的DC-DC转换芯片用于将5v转换为3.6v。

该电路单元采用ACV-DCV的电源转换模块将220V交流电压转换成5V/10W的直流电压，交流电源的火线、零线、地线通过J7端子连接至模块，将保险丝F1连接在火线输入口，交流电经过EMC电磁兼容电路后进入AC-DC电源转换模块，输出5V直流电压，第四电容C38为滤波电容，滤波后给工作在5V的电路单元提供5V直流电压。U6为5V转3.3V DC-DC电压转换芯片，将5V电压转换为3.3V电压输出，滤波后给工作在3.3V的电路单元供电。U7为5V转3.6V DC-DC电压转换芯片，该芯片由1脚使能脚控制输出，当1脚为高电平时芯片输出3.6V电压，经第五电容C36滤波后为工作在3.6V的电路单元供电。电源控制单元通过交流转直流的电源模块，配合其他的DC-DC电平转换芯片将市电转换成可供各单元正常工作的直流电平，确保模块电路稳定工作。

图3为本实用新型提出的所述加密单元电路图；

加密单元采用NRSEC3000加密芯片U4通过SPI接口与CPU单元连接实现与CPU单元的信息交互，CPU单元将数据传送至加密芯片经内置算法加密后再传送回CPU单元，由三极管Q2及MOS管Q1组成的供电控制单元控制加密芯片的工作状态，SRC_PWR_EN引脚连接至CPU单元的IO口，该引脚为高电平时VCC为3.3V，为加密芯片提供工作电压，加密芯片工作，SRC_PWR_EN引脚为低电平时，VCC引脚为0，加密芯片不工作。加密单元可将通过各接口传送至模块的数据经加密芯片加密后使明文信息变为密文信息再转发出去，提高了数据信息的安全性。

加密转发的无线通信模块采用220V交流电供电，模块的RS485接口、网口、4G天线采集到的数据通过UART接口、ENET接口、USB接口连接至CPU单元，CPU单元通过SPI接口实现与加密芯片的信息交互，完成数据信息的加密，模块可根据具体的应用场景进行软件配置，选择数据收发的接口，完成应用场合中终端数据的采集、加密、转发流程。

图4为本实用新型提出的所述以太网单元电路图；

以太网单元采用DSP83848KSQ/NoPB型号的自适应以太网收发芯片。以太网单元过ENTE接口与CPU连接，该单元可以实现10/100M自适应速率的以太网数据传输，并通过RJ45接口实现与外部单元的连接。U2为10/100M自适应以太网收发芯片， TX_EN为发送使能引脚，高电平时引脚TXD_0、TXD_1进行数据发送，RX_DV为接收使能引脚，高电平时引脚RXD_0、RXD_1进行数据接收，LED_LINK/AN0为网络连接指示灯，若网络连接正常，该引脚连接的LED灯点亮，反之不亮，LED_SPEED/AN1为数据速率指示灯，当数据传输速率为100Mb/s时，该引脚连接的指示灯点亮，若数据传输速率为10Mb/s时，该指示灯不亮。

参见图5，为本实用新型提出的所述4G单元电路图；

4G单元采用PCI-E-U9300C型号的4G模块U3，PCI-E-U9300C型号的4G模块适用于FDD-LTE/TD-LTE等多种网络制式的无线终端产品，由于该模块工作在发送状态时瞬时电流可高达2A，因此在电源输入端放置C22、C23大容量电解电容实现短时储能，USIM_VCC、USIM_DATA、USIM_CLK、USIM_RESET引脚用来连接SIM卡座，为4G传输提供硬件环境。USB_DM、USB_DP连接至CPU单元，实现4G模块的与CPU单元的之间的高速传输。4G单元通过USB接口与CPU单元连接，可以实现LTE-TDD/LTE-FDD制式的无线数据传输。

参见图6，为本实用新型提出的所述RS485通信单元电路图。

RS232通信单元通过UART接口与CPU单元相连，主要用来完成CPU单元的系统调试，输出打印信息等功能。RS485通信单元采用ADM2582E芯片U5，该芯片内部集成有隔离电源，输入3.3V和GND经隔离后输出3.3V_485_2和GND_485_2独立电源。从CPU单元输出的TTL电平发信号：UART2_TX、收信号：UART2_RX，方向控制信号：UART2_DIR经过ADM2582E后，输出隔离后的差分信号485_A和485_B。C28、C30、C32和C33为输入端退耦电容、C29和C31为输出端退耦电容，R60为匹配电阻，保护信号稳定性。三极管Q3可实现RS485自收发切换，无数据发送时，UART2_TX引脚为高电平，三极管导通，DE为低电平接收使能；当发送数据时，UART2_TX引脚会有一个下拉电平，三极管截止，DE为高电平发送使能。

本实用新型提供了一种加密转发的无线通信模块，该模块实现了串口数据、网口数据、4G无线数据的采集、加密、转发等功能，该模块由搭载Cortex-A7内核处理器的核心板主控，外部数据可通过串口、网口、4G天线实现数据的接收，并通过模块的加密芯片对数据进行加密，加密后的数据可通过程序控制选择目标端口将数据发送至外部对应单元，实现数据的加密交互功能，模块中的关键单元均有相应的工作状态指示灯，以便实时观察模块的工作状态。该模块电路具有体积小，精度高，抗干扰性能强，可靠性高，安全性高以及电路简单易用等优点，在各种工业控制场合有较好的应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。