嵌入式智能网关的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种嵌入式智能网关，具有备用单元能在主控单元发生故障时保证网关正常工作且能够定位故障网关位置。包括主控单元、CAN总线、接口端子、时钟电路、复位电路和电源模块，还包括备用单元、控制模块、定位模块；所述的接口端子均与主控单元和备用单元连接；所述的主控单元包括第一处理器、第一以太网控制器、第一存储器；所述的备用单元包括第二处理器、第二以太网控制器、第二存储器；所述的定位模块与控制模块连接，用于发送故障网关所处位置。本实用新型嵌入式智能网关通过设置主控单元与备用单元保证了网关在主控单元发生故障的情况下能够切换到备用单元，从而保证了故障网关所处的网络能够继续正常工作。
【专利说明】
嵌入式智能网关
技术领域
[0001]本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种嵌入式智能网关系统。
【背景技术】
[0002]随着互联网、物联网的快速发展，工业生产和日常生活越来越依赖于互联网，互联网的重要性变得越来突出。而互联网的运用和发展必须建立在大范围的通信设备架设基础之上，其中包括大量的路由器、网关、中继器、网桥的架设。互联网要正常通信必须保证各个通信节点设备运行正常，一旦其中某个节点的设备发生错误便会引起数据阻塞或错误。其中，网关是工作在网络层以上各层上的网络互连设备，它比网桥、路由器都要复杂得多，它可以实现基于不同协议的网络之间的互连。网关对于互联网通信中的数据转发起着至关重要的作用。网关设备大多设置在室外，而室外环境复杂多变，因此随着使用时间的增加网关可能会发生老化、错误，甚至因雷电而损坏。现在的网关主要包括处理器、以太网控制器、C A N总线、接口端子、时钟电路、复位电路和电源模块，只能完成基本的数据处理和转发功能，并没有设置备用系统，当有故障发生时便会造成数据堵塞，严重时可能会造成局部通信瘫痪。且当某一网关设备故障时，很难找到对应的故障网关并对其维修、替换。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有备用模块且能定位故障位置的嵌入式智能网关。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:嵌入式智能网关，包括主控单元、CAN总线、接口端子、时钟电路、复位电路和电源模块，还包括备用单元、控制模块、定位丰旲块;
[0005]所述的主控单元包括第一处理器、第一以太网控制器、第一存储器；
[0006]所述的第一以太网控制器和第一存储器均与第一处理器连接；
[0007]所述的备用单元包括第二处理器、第二以太网控制器、第二存储器；
[0008]所述的第二以太网控制器、第二存储器均与第二处理器连接；
[0009]所述的第一处理器和第二处理器通过CAN总线与控制模块连接，用于控制主控单元与备用单元之间的工作切换；
[0010]所述的定位模块与控制模块连接，用于发送故障网关所处位置；
[0011 ]所述的接口端子均与主控单元和备用单元连接。
[0012]进一步的，所述的接口端子包括RS232接口端子、RS485接口端子、CAN接口端子、RJ45接口端子、USB接口端子。
[0013]进一步的，还包括LED指示灯，所述的LED指示灯与控制模块连接。
[0014]进一步的，所述的存储器包括FLASH存储器和SDRAM存储器。
[0015]进一步的，所述的电源模块是3.3V和2.5V两种直流稳压电源。
[0016]本实用新型的有益效果是:本实用新型嵌入式智能网关通过设置主控单元与备用单元保证了网关在主控单元发生故障的情况下能够切换到备用单元，从而保证了故障网关所处的网络能够继续正常工作。与控制模块相连的定位模块可以在网关发生故障时发送故障网关所处的地理位置，从而提高了维修人员的维修效率。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型嵌入式智能网关结构示意图；
[0018]图2是本实用新型协议转换通信示意图；
[0019]图3是本实用新型透明传输通信示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0021]如图1所示，本实用新型的嵌入式智能网关，包括主控单元、CAN总线、接口端子、时钟电路、复位电路和电源模块，还包括备用单元、控制模块、定位模块;所述的接口端子均与主控单元和备用单元连接。所述的主控单元包括第一处理器、第一以太网控制器、第一存储器;所述的第一以太网控制器和第一存储器均与第一处理器连接;所述的备用单元包括第二处理器、第二以太网控制器、第二存储器;所述的第二以太网控制器、第二存储器均与第二处理器连接。所述的第一处理器和第二处理器通过CAN总线与控制模块连接，用于控制主控单元与备用单元之间的工作切换;所述的定位模块与控制模块连接，用于发送故障网关所处位置。
[0022]网关在正常工作状态下，所有数据处理和转发都由主控单元完成。数据包通过接口端子收发，接口端子将接受到的数据包通过CAN纵向传输给第一存储器和第二存储器暂存，并且转发给第一以太网控制器进行处理，第一以太网控制器在接收到由接口端子转发的数据包后将其解封装，第一以太网控制器将去掉包头的数据转发给第一处理器进行处理，第一处理器分析得到的数据进行相应的编码和解码，再将数据包要转发的下一节点地址交给第一以太网控制器，第一以太网控制器将目标地址、源地址和本机地址一起和数据包大包后经由接口端子转发出去。当网关发生故障时，主控单元不能继续正常工作，控制模块检测到故障后立即启用备用单元，控制模块控制网关将网关发生故障前已经储存到第二存储器中的数据包交由第二以太网控制器和第二处理器进行处理，且接口端子在接收到新的数据包后直接交由备用单元处理，从而保证了网关在遇到故障时仍然能够继续处理和转发数据，提高了网关系统强壮性。当控制模块检测到主控单元发生故障后，便控制定位模块将故障网关所处的定位信息转发给第二处理器，由第二处理器将定位信息进行编码，然后转发给第二以太网控制器打包，然后由接口端子转发出去。检测人员通过检测线路中的定位信息便可很容易地得到故障网关所处的位置并对其进行维修，从而提高了维修的效率。
[0023]本实用新型的接口端子包括RS232接口端子、RS485接口端子、CAN接口端子、RJ45接口端子、USB接口端子。多种类型的接口端子通过CAN总线连接，通过处理器对数据的处理可以直接在网关内部地实现多种数据格式的转换。
[0024]本实用新型采用S3C44B0X处理器。S3C44B0X是一款基于ARM7TDMI内核技术的16/32位RISC处理器，扩展了一系列完整的通用外围器件，使系统的费用降至最低，减低了硬件开发的难度。S3C44B0X为手持设备和普通设备应用提供了低成本、低功耗、高性能微控制器的解决方案。为了降低整个系统成本，S3C44B0X提供了很多内置功能部件，大大缩短了工程应用的开发周期。
[0025]如图2、图3所示，通过S3C44B0X处理器以及多接口端子，实现的通信模式:MODBusTCP与MODBus RTU/ACSII的互转、MODBus TCP与CANopen互转、MODBus RTU/ACSII与CANopen互转；在没有使用MODBus、CANopen应用层协议情况下，实现的通信方式主要为透明传输模式:以太网接口与CAN接口互转、以太网接口与RS485/232接口互转、CAN接口与RS485/232接口互转。来自以太网的信号通过以太网接口 RJ45接口端子传输给以太网控制器，以太网控制器将所得的数据处理后，在ARM处理器控制下，再经CAN接口传输给CAN总线网以控制各设备的运行工作;设备的运行数据通过CAN总线网经CAN接口传输给ARM处理器处理后，进入存储器储存、备查。
[0026]为了更加直观地标示出网关的工作状态，以及简单地表示网关的几种故障原因，作为优选方式，本实用新型还包括LED指示灯，所述的LED指示灯与控制模块连接。通过LED指示灯的常亮、闪烁和颜色变化可以直观地标示出部分常规的网关故障原因。
[0027]所述的FLASH存储器是SST39VF160存储器，所述的SDRAM存储器是HY57V641620存储器。本嵌入式系统配置了2MB的FLASH存储器以及8MB的SDRM存储器。
[0028]电源模块为整个网关系统提供工作电压，其由3块DC-DC转换器所构成，向外围电路提供5V供电，向CPU的I/O接口提供3.3V供电，向S3C44B0X内核提供2.5V供电。
【主权项】
1.嵌入式智能网关，包括主控单元、CAN总线、接口端子、时钟电路、复位电路和电源模块，其特征在于，还包括备用单元、控制模块、定位模块； 所述的接口端子均与主控单元和备用单元连接； 所述的主控单元包括第一处理器、第一以太网控制器、第一存储器； 所述的第一以太网控制器和第一存储器均与第一处理器连接； 所述的备用单元包括第二处理器、第二以太网控制器、第二存储器； 所述的第二以太网控制器、第二存储器均与第二处理器连接； 所述的第一处理器和第二处理器通过CAN总线与控制模块连接，用于控制主控单元与备用单元之间的工作切换； 所述的定位模块与控制模块连接，用于发送故障网关所处位置。2.如权利要求1所述的嵌入式智能网关，其特征在于，所述的接口端子包括RS232接口端子、RS485接口端子、CAN接口端子、RJ45接口端子、USB接口端子。3.如权利要求1或2所述的嵌入式智能网关，其特征在于，还包括LED指示灯，所述的LED指示灯与控制模块连接。4.如权利要求1或2所述的嵌入式智能网关，其特征在于，所述的存储器包括FLASH存储器和SDRAM存储器。5.如权利要求1或2所述的嵌入式智能网关，其特征在于，所述的电源模块是3.3V和.2.5V两种直流稳压电源。
【文档编号】H04L12/24GK205510091SQ201620310263
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】罗平
【申请人】罗平