一种互联网网关电路

本实用新型涉及信息通信领域，更具体地说，涉及一种互联网网关电路。

背景技术：

随着网络技术和现代通信技术的发展，移动互联网产业给移动运营商带来了新的发展机遇和挑战，互联网网关用于实现以人为中心、以设备为基础的广泛连接，包括局域网范围和广域网范围的设备互连互通，同时支持以人为中心的设备和内容管理。传统的网关一般只是单纯作为网络的关口，即用于广域网互连或局域网互连，而随着物联网的兴起、以及人们对生活便利的要求，就愈加需要一种设备来集合家庭设备的便利控制，且由于网关的本身就是一种网络设备，因此通过网关来实现家居的智能控制就尤为方便。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种互联网网关电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种互联网网关电路，包括主控电路，以及分别连接到主控电路的输入接口电路和输出接口电路，所述互联网网关电路还包括：

分别连接到主控电路的rs232接口电路和rs485接口电路。

进一步的，所述主控电路包括型号为stm32f407的主控芯片。

进一步的，所述rs232接口电路包括p1控制器、气体放电管d1、气体放电管d7、瞬态电压抑制器d5、电容c6、电容c9、共模电感l1、max3232电平转换芯片和pc4d10光耦隔离芯片，其中：

p1控制器的引脚1分别连接到气体放电管d1，d1的另一端连接到气体放电管d7，气体放电管d7的另一端连接到p1控制器的引脚2，构成防共模浪涌电路；

d1与p1控制器的引脚1连接的一端连接到瞬态电压抑制器d5，d5的另一端连接到所述气体放电管d7的另一端，构成防差模浪涌电路；

瞬态电压抑制器d5与d1连接的一端连接到电容c6，电容c6的另一端连接到电容c9，电容c9的另一端连接到所述瞬态电压抑制器d5的另一端；其中，电容c6与气体放电管d1连接的一端还连接到共模电感l1的第一绕组，所述共模电感l1的第二绕组连接到c9和d5连接的一端；经由电容c6、电容c9和共模电感l1来防止产生共模干扰；

共模电感l1第一绕组、第二绕组的另一端分别连接到max3232电平转换芯片的dout2引脚和rin2引脚，所述max3232电平转换芯片的rout2引脚和din2引脚分别连接到pc4d10光耦隔离芯片的v1引脚、a2引脚，并经由pc4d10光耦隔离芯片的a1引脚、v2引脚连接到stm32f407主控芯片。

进一步的，所述rs485接口电路包括p4控制器、气体放电管d11、气体放电管d14、瞬态电压抑制器d13、电容c21、电容c25、共模电感l2、rs485电平转换芯片、pc4d10光耦隔离芯片和6n136光耦隔离芯片；其中：

p4控制器的引脚1连接到气体放电管d11，气体放电管d11的另一端连接到气体放电管d14，气体放电管d14的另一端连接到p4控制器的引脚2，构成防共模浪涌电路；

d11与p4控制器的引脚1连接的一端连接到瞬态电压抑制器d13，d13的另一端连接到所述气体放电管d14的另一端，构成防差模浪涌电路；

瞬态电压抑制器d13与气体放电管d11连接的一端连接到电容c21，电容c21的另一端连接到电容c25，电容c25的另一端连接到所述d13的另一端；其中，电容c21与气体放电管d11连接的一端还连接到共模电感l2的第一绕组，共模电感l2的第二绕组连接到所述电容c25的另一端；经由电容c21、电容c25和共模电感l2来防止产生共模干扰；

共模电感l2的第一绕组、第二绕组的另一端分别连接到rs485电平转换芯片的a引脚和b引脚，其中，rs485电平转换芯片的ro引脚和di引脚分别连接到pc4d10光耦隔离芯片的v1引脚和a2引脚，并经由pc4d10光耦隔离芯片的a1引脚和v2引脚连接到stm32f407主控芯片；

rs485电平转换芯片的re引脚连接到6n136光耦隔离芯片的vo引脚，并经由6n136光耦隔离芯片的vf+引脚连接到stm32f407主控芯片。

进一步的，所述互联网网关电路还包括连接到stm32f407主控芯片的韦根接口电路；所述韦根接口电路包括p2控制器和p3控制器，其中：

p2控制器的引脚1和p3控制器的引脚2分别连接到stm32f407主控芯片的d0引脚和d1引脚，p2芯片的引脚2接入电源，p3芯片的引脚1接地。

进一步的，所述输入接口电路包括a路干接点和b路湿接点，其中，a,b≥1。

进一步的，所述输出接口电路包括m路12v继电器和n路交流继电器，其中，m,n≥1。

进一步的，所述互联网网关电路还包括无线传输模块和/或有线传输电路模块，所述无线传输模块和/或有线传输模块连接到主控电路，用于将接收到的信号以无线和/或有线的方式传输到主控电路。

在本实用新型所述的一种互联网网关电路中，配备了rs232和rs485连接端口。且考虑到工业上的情况多样性，防止用户接线错误导致电路板烧毁，在rs232和rs485接口电路包括的电平转换芯片前后均加有防共模、差模浪涌保护电路，这样即使用户线路接错，在接入电源的时候也不会将电路烧毁。而为了达到主控芯片的效果，在电平转换芯片和主控芯片的之间也设置了光耦隔离，采用光耦合器进行电路隔离。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的一种互联网网关电路的总体系统结构图；

图2是本实用新型的rs232接口电路、rs485接口电路和韦根接口的电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

请参考图1，其为本实用新型的一种互联网网关电路的总体系统结构图，本实用新型公开的一种互联网网关电路，包括主控电路，以及分别连接到主控电路的输入接口电路和输出接口电路。一实施例中，在主控电路中采用型号为stm32f407的主控芯片，stm32f407芯片提供了工作频率为168mhz的cortex^tm-m4内核(具有浮点单元)的性能。其提供了丰富的通信接口，包括速度高达11.25mb/s的usart接口、速度高达45mb/s的spi接口、i²c接口、can接口和sdio接口。需要说明的是，连接到主控电路的输入接口电路，考虑到输入信号的多样性，为保证接入容易以及接口的统一，一实施例中采用4路干接点和4路湿接点作为主控电路的输入接口。其中，使用干接点有很多好处，如连接干接点的导线即使长期短路既不会损坏本地的控制设备，也不会损坏远方的被控制设备。由于工业控制上也会用到湿接点，因此，本实施例便也配置了4路湿节点。

对于连接到主控电路的输入接口电路，一实施例中采用4路12v继电器和1路交流继电器作为主动电路的输出接口输出。其中，通过4路的12v继电器来控制弱电的通断，通过1路交流继电器来控制交流信号的通断。

本实用新型区别于现有技术的是：本方案公开的互联网网关电路还包括分别连接到主控电路的rs232接口电路和rs485接口电路。rs232是现在主流的串行通信接口之一。由于rs232接口标准出现较早，难免有不足之处，其主要有以下四点：

(1)接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。rs232接口任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”为-3—-15v；逻辑“0”：+3—+15v，噪声容限为2v。即要求接收器能识别高于+3v的信号作为逻辑“0”，低于-3v的信号作为逻辑“1”，ttl电平为5v为逻辑正，0为逻辑负。与ttl电平不兼容故需使用电平转换电路方能与ttl电路连接。

(2)传输速率较低，在异步传输时，比特率为20kbps。

(3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

(4)传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。

另一方面，在要求通信距离为几十米到上千米的应用场景下，现有的技术方案广泛采用rs-485串行总线进行通信传输。由于rs485采用平衡发送和差分接收，因此，其具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mv的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复，有效的保证了传输信息的完整度。另外，rs485采用半双工的工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号-re加以控制。

需要说明的是，rs485接口用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线；应用rs485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联的32台驱动器和32台接收器。针对rs232的不足，新标准rs485至少具有以下特点：

(1)rs485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差+2v～+6v表示，逻辑“0”以两线间的电压差-6v～-2v表示。接口信号电平比rs232降低了，就不容易损坏接口电路芯片，且该电平与ttl电平兼容，方便与ttl电路连接。

(2)数据最高传输速率为：10mbps。

(3)rs485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力强，即抗噪声性能好。

(4)rs485接口的最大传输距离标准值4000英尺，实际上可达3000米。

(5)rs232接口在总线上只允许连接一个收发器，即单站能力；而rs485接口在总线上只允许连接多达128个收发器，即具有多站能力，这样用户可以利用单一的rs485接口方便建立设备网络。

因此，本实用新型公开的互联网网关电路同时配备rs232和rs485连接端口。但考虑到工业上情况多样性，防止用户接线错误导致电路板烧毁，在电平转换芯片前后均加有保护电路。这样，在输入端口到电平转换芯片中间加入输入保护电路，这样即使用户线路接错，在电源接入的情况下也不会将电路烧毁。而，为了保护主控芯片，在电平转换芯片到主控芯片之间也采用了光耦隔离。具体的rs232接口电路、rs485接口电路如图2所示。

由图2可知，本实用新型公开的rs232接口电路包括p1控制器、气体放电管d1、气体放电管d7、瞬态电压抑制器d5、电容c6、电容c9、共模电感l1、max3232电平转换芯片和pc4d10光耦隔离芯片，其中：

d1和d7均为气体放电管，用来防共模浪涌；其中，p1控制器的引脚1分别连接到气体放电管d1，d1的另一端连接到气体放电管d7，气体放电管d7的另一端连接到p1控制器的引脚2，构成防共模浪涌电路；

d5是tvs-瞬态电压抑制器，用来防差模浪涌；其中，d1与p1控制器的引脚1连接的一端连接到瞬态电压抑制器d5，d5的另一端连接到所述气体放电管d7的另一端，构成防差模浪涌电路；

电容c6、电容c9和电感l1均用来防止产生共模干扰；其中，瞬态电压抑制器d5与d1连接的一端连接到电容c6，电容c6的另一端连接到电容c9，电容c9的另一端连接到所述瞬态电压抑制器d5的另一端；其中，电容c6与气体放电管d1连接的一端还连接到共模电感l1的第一绕组，所述共模电感l1的第二绕组连接到c9和d5连接的一端；经由电容c6、电容c9和共模电感l1来防止产生共模干扰；

前述的第一保护电路即由防共模浪涌电路、防差模浪涌电路和防共模干扰电路这3个部分组成，输入的rs232信号经过上述保护电路后，传入max3232电平转换芯片；其中，共模电感l1第一绕组、第二绕组的另一端分别连接到max3232电平转换芯片的dout2引脚和rin2引脚，进行rs232电平信号的输入，所述max3232电平转换芯片的rout2引脚和din2引脚分别连接到pc4d10光耦隔离芯片的v1引脚、a2引脚，将转换后的ttl电平信号输出到pc4d10光耦隔离芯片的接收端。

需要说明的是，由于rs232接口下只存在rx与tx这2中传输信号，故因此，本实施例中的rs232接口电路中只使用pc4d10光耦芯片。其中，在连接到主控电路的时候，一实施例中，经由pc4d10光耦隔离芯片的a1引脚、v2引脚连接到stm32f407主控芯片。

由图2可知，本实用新型公开的rs485接口电路包括p4控制器、气体放电管d11、气体放电管d14、瞬态电压抑制器d13、电容c21、电容c25、共模电感l2、rs485电平转换芯片、pc4d10光耦隔离芯片和6n136光耦隔离芯片；其中：

d11和d14均为气体放电管，用来防共模浪涌；其中，p4控制器的引脚1连接到气体放电管d11，气体放电管d11的另一端连接到气体放电管d14，气体放电管d14的另一端连接到p4控制器的引脚2，构成防共模浪涌电路；

d13是tvs-瞬态电压抑制器，用来防差模浪涌；d11与p4控制器的引脚1连接的一端连接到瞬态电压抑制器d13，d13的另一端连接到所述气体放电管d14的另一端，构成防差模浪涌电路；

电容c21、电容c25和电感l2均用来防止产生共模干扰；其中，瞬态电压抑制器d13与气体放电管d11连接的一端连接到电容c21，电容c21的另一端连接到电容c25，电容c25的另一端连接到所述d13的另一端；其中，电容c21与气体放电管d11连接的一端还连接到共模电感l2的第一绕组，共模电感l2的第二绕组连接到所述电容c25的另一端；经由电容c21、电容c25和共模电感l2来防止产生共模干扰；

前述的第二保护电路即由防共模浪涌电路、防差模浪涌电路和防共模干扰电路这3个部分组成，输入的rs485信号经过上述保护电路后，传入rs485电平转换芯片，需要说明的是，rs485接口下存在的rx、tx传输信号均使用10m传输速率的pc4d10光耦隔离进行光耦隔离；rs485接口下存在的使能信号re使用相对低速(一实施例中可考虑传输速率为1m)的6n136光耦隔离进行光耦隔离。其中，共模电感l2的第一绕组、第二绕组的另一端分别连接到rs485电平转换芯片的a引脚和b引脚，进行信号接入，其中，rs485电平转换芯片的ro引脚和di引脚分别连接到pc4d10光耦隔离芯片的v1引脚和a2引脚，并经由pc4d10光耦隔离芯片的a1引脚和v2引脚连接到stm32f407主控芯片；rs485电平转换芯片的re引脚连接到6n136光耦隔离芯片的vo引脚，并经由6n136光耦隔离芯片的vf+引脚连接到stm32f407主控芯片。

由图2可知，一实施例中，为了连接到刷卡器，进行相关设备的认证计费，本方案公开的互联网网管电路还包括韦根接口电路，本实施例公开的韦根接口电路包括p2控制器和p3控制器，其中：

p2控制器的引脚1和p3控制器的引脚2分别连接到stm32f407主控芯片的d0引脚和d1引脚，p2芯片的引脚2接入电源，p3芯片的引脚1接地。

需要说明的是，韦根接口由三条导线组成，具体的，data0-简称d0，基于该导线传输韦根信号0，通常使用线的颜色为：绿色/兰色；data1-简称d1，基于该导线传输韦根信号1，通常使用线的颜色为：白色；gnd-韦根信号地，通常为黑色。其中，d0，d1在没有数据输出时都保持+5v高电平；若输出为0，则d0拉低一段时间(负脉冲)；若输出为1，则d1拉低一段时间(负脉冲)。另外，d0，d1不能两根线同时发脉冲，脉冲的间隔时间是1ms。

韦根信号线除了必须使用的三条导线：d0、d1、gnd外，通常还需考虑韦根设备供电：vcc(一般为红色线)。此外可能还需要传输led、蜂鸣器等信号。为保障韦根传输距离，考虑使用标准线缆，韦根信号线传输距离一般在150米左右，考虑到设备、线缆、现场环境等因素，考虑敷设线缆长度控制在80米以下。

一实施例中，为了提供多样传输模块，本方案公开的互联网网关电路还包括无线传输模块和/或有线传输电路模块，其中，无线传输模块和/或有线传输模块连接到主控电路，用于将接收到的信号以无线和/或有线的方式传输到主控电路。

本实用新型所述的一种互联网网关电路中，配备了rs232和rs485连接端口。且考虑到工业上的情况多样性，防止用户接线错误导致电路板烧毁，在rs232和rs485接口电路包括的电平转换芯片前后均加有防共模、差模浪涌保护电路，这样即使用户线路接错，在接入电源的时候也不会将电路烧毁。而为了达到主控芯片的效果，在电平转换芯片和主控芯片的之间也设置了光耦隔离，采用光耦合器进行电路隔离。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。