一种基于NB-IOT的超长待机定位装置的制作方法

本实用新型涉及一种定位器，尤其涉及一种基于NB-IOT的超长待机定位装置。

背景技术：

当前汽车租赁市场具有很大的发展空间，随着NB-IOT网络的飞速发展，根据其低功耗、低成本、海量连接、增强覆盖的特点，经研究，由于汽车租赁行业的定位防盗器功耗必须降到最低、且上报周期短、与服务器间的数据交互少，故认为NB-IOT网络技术非常适用于此类定位器，这在定位器行业也是一个创新。此定位器的研发与市场投入，不仅可以推动NB-IOT网络的发展及应用，还能为定位防盗器行业增添新型产品，注入新的技术。

技术实现要素：

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种基于NB-IOT的超长待机定位装置。

本实用新型包括主控MCU、时钟模块、定位模块、电平转换模块和NB模块，其中，所述主控MCU模块输入端分别时钟模块、定位模块的输出端相连，所述主控MCU通过电平转换模块与NB模块相连。

本实用新型作进一步改进，还包括与主控MCU相连的看门狗模块，所述主控MCU发送喂狗信号给看门狗模块，所述看门狗模块监控主控MCU运行状态。

本实用新型作进一步改进，所述看门狗模块包括8位的单片机U6、开关管Q3和三极管U17，所述单片机U6的引脚2、5-6悬置，引脚8接地，引脚7接拨码开关，所述单片机U6引脚1为电源引脚，分别接开关管Q3的源极和电容C49、C50的一端，所述电容C49、 C50的另一端接地；所述单片机U6引脚3分别通过电阻R13和R22接电容C59的一端和三极管U17的基极，所述电容C59的另一端和三极管U17的发射极接的，所述三极管U17的集电极接开关管Q3的栅极，所述开关管Q3的漏极接电源，电阻R50的两端分别接开关管 Q3的栅极和源级，所述单片机U6引脚4通过电阻R46分别与电阻R47的一端和主控MCU 相连，所述电阻R47另一地接地。

本实用新型作进一步改进，还包括状态指示模块，所述状态指示模块的输入端与主控 MCU的输出端相连。

本实用新型作进一步改进，所述状态指示模块为指示灯，所述主控MCU通过GPIO口与指示灯相连，所述指示灯的数量为3个，分别指示SIM卡插入与否、NB网络信号等级、卫星信号等级。

本实用新型作进一步改进，所述主控MCU采用STM32F070CBT6芯片。

本实用新型作进一步改进，所述主控MCU自带采集电池电压的ADC电压采集单元。

本实用新型作进一步改进，所述主控MCU设有三个UART串口：UART1用于调试，打印日志信息，并用作出厂综测接口；UART2与NB模块的串口通过电平转换电路相连；UART3 与定位模块相连，接收定位模块输出的定位信息。

本实用新型作进一步改进，所述NB模块采用高新兴物联的ME3616模组。

本实用新型作进一步改进，所述时钟模块采用外部32.768khz晶振Y3给主控MCU芯片内部RTC提供时钟。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：功耗低；低成本：采用窄带技术，基带复杂度低，只使用单天线，采用半双工方式，射频模块成本低；连接量大：比2G有50-100 倍的上行容量提升；覆盖广：比GPRS提升20db增益，相当于即覆盖能力提升20倍以上；采用了KF8V111单片机做外部看门狗对主控的工作进行监测，相比采用主控自带的看门狗外设，系统更加稳定，且功耗更低。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为主控MCU电路原理图；

图3为NB模块电路原理图；

图4为看门狗模块电路原理图；

图5为拨码开关电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括主控MCU、时钟模块、定位模块、电平转换模块和NB模块，其中，所述主控MCU模块输入端分别时钟模块、定位模块的输出端相连，所述主控MCU 通过电平转换模块与NB模块相连，还包括与主控MCU相连的看门狗模块，所述主控MCU 发送喂狗信号给看门狗模块，所述看门狗模块监控主控MCU运行状态。

如图2所述，本发明以STM32F070CBT6芯片作为装置的主控MCU，主要的业务逻辑均由此芯片完成。

芯片引出三个串口：串口UART1用于调试，打印一些日志信息，获取设备参数或者进行控制等等；串口UART2与NB模块的串口通过电平转换电路相连，芯片通过这个串口向模块发送AT指令(AT指令是应用于终端设备与PC应用之间的连接与通信的指令)，接收模块发出的信息，从而控制模块与电信IOT平台之前的交互；串口UART3与定位模块的泰斗芯片相连接，可接收泰斗芯片输出的定位信息，也可导入从服务器下载下来的星历信息来加快定位速度。

本例的主控MCU同样设有三个普通GPIO口来控制LED灯，指示设备当前的工作状态，本例的所述指示灯的数量为3个，分别指示SIM卡插入与否、NB网络信号等级、卫星信号等级，方便在装置出现故障时分析问题。另外有专门用于控制NB模块供电、开机、复位、 GPS供电等的GPIO口。

本例的主控MCU芯片还自带ADC(模拟数字转换器)电压采集单元，能够采集电池电压，根据电池的放电曲线得出电池电量百分比，上报到服务器。

本例的时钟模块采用外部32.768khz晶振Y3，在设备休眠时采用外部32.768khz晶振给芯片内部RTC(实时时钟)提供时钟，根据用户设置的参数来计算距下次自动唤醒的时间，并配置好RTC闹钟，将所有IO初始化成模拟输入的模式，以此降低功耗，再进入停止模式，当闹钟时间到，会产生RTC中断，自动退出停止模式。

如图3所示，本例的NB模块采用高新兴物联的ME3616模组，主控MCU通过ME3616 的芯片的引脚17、19控制NB模块的开机、复位功能。通过引脚9、10与主控MCU之间收发信息。目前用于汽车租赁市场的定位器采用2G网络，本发明使用了NB-IOT网络，在物联网数据传输这一块，功耗低：eDRX技术极大降低了终端功耗；低成本：采用窄带技术，基带复杂度低，只使用单天线TP15，采用半双工方式，射频模块成本低；连接量大：比 2G有50-100倍的上行容量提升；覆盖广：比GPRS提升20db增益，相当于即覆盖能力提升20倍以上。

如图4所示，本例的所述所述看门狗模块包括8位的单片机U6、开关管Q3和三极管 U17，所述单片机U6的引脚2、5-6悬置，引脚8接地，引脚7接拨码开关，所述单片机 U6引脚1为电源引脚，分别接开关管Q3的源极和电容C49、C50的一端，所述电容C49、 C50的另一端接地；所述单片机U6引脚3分别通过电阻R13和R22接电容C59的一端和三极管U17的基极，所述电容C59的另一端和三极管U17的发射极接的，所述三极管U17的集电极接开关管Q3的栅极，所述开关管Q3的漏极接电源，电阻R50的两端分别接开关管 Q3的栅极和源级，所述单片机U6引脚4通过电阻R46分别与电阻R47的一端和主控MCU 相连，所述电阻R47另一地接地。

如图5所示，所述拨码开关S1的引脚2通过电阻R4接单片机U6引脚7KEY脚。在MCU 处于关机状态时，当看门狗模块检测到KEY脚上稳定的高电平，则给通过拉高ST_EN脚给主控MCU供电，即开机；在MCU处于开机状态时，当看门狗模块检测到KEY脚上稳定的低电平，则通过拉低ST_EN脚给主控MCU断电，即关机。

单片机U6一旦发现异常，则重新给主控MCU芯片上电，达到复位的效果，除此以外，还有管控整个设备开关机的功能，通过不断监测外部拨码开关的状态，来判断当前应该是否需要开机或者关机。开机状态下，主控MCU芯片每隔一个小时会给看门狗模块的单片机芯片发送喂狗信号，如果看门狗模块连续3个小时没有接收到这个喂狗信号，则认为主控 MCU芯片产生了异常，将对主控MCU芯片进行重新上电操作，达到恢复系统运行的效果。在设备正常工作模式下，主控MCU芯片则发送另一种喂狗信号，当外部看门狗模块连续3 天没有接收到这一种喂狗信号，也会复位主控MCU芯片。保证了设备在电量足够的情况下能继续正常唤醒上报，基本不可能出现永远无法唤醒的情况。

具体地，开机状态下，看门狗检测到主控MCU超时没有发送喂狗信号(休眠模式下3 小时一次，正常工作模式下3天一次)，则拉低ST_EN脚3秒，即给主控MCU断电3秒，再拉高ST_EN脚给主控MCU供电，从而达到复位的效果。

本实用新型的设备在唤醒状态时，采用NB-IOT网络，工作于EDRX(扩展不连续接收) 模式，设备默认的寻呼窗口时间为2.56s，EDRX周期持续时间为5.12s，虽然接收下行指令时会有时延，但依旧可以接收得到指令，且降低了设备在唤醒状态下的功耗，从而使待机时间加长。

本实用新型的设备正常工作模式下，通过AT指令设置NB模块工作为EDRX模式，可以满足正常业务需求，相对DRX模式来说，电量消耗小了很多。休眠模式下，主控CPU进入停止模式，仅有一个RTC在运行，相比睡眠模式来说功耗要低很多，而且不会像待机模式一样唤醒就复位，保证系统在低功耗的同时能正常运行。

此外，本实用新型为保证设备稳定运行，除主控MCU外，采用了KF8V111单片机做外部看门狗对主控的工作进行监测，此外部看门狗通过休眠与定时唤醒的方式进行喂狗超时计数，在休眠状态下，主控CPU一个小时才主动唤醒一次喂狗，相比采用主控自带的看门狗外设，系统更加稳定，且功耗更低。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。