一种物联网网关的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种物联网网关，包括：主控处理器（11）、移动网络通信模块（12）和无线通信模块（13）；其中，移动网络通信模块（12）和无线通信模块（13）均与主控处理器（11）连接；移动网络通信模块（12）通过移动通信网络与用户终端通信连接；无线通信模块（13）与物联网的前端设备通信连接。实施本实用新型的有益效果是，通过现有的移动通信网中的短信通道，快速地建立起物联网前端设备和用户终端之间的通信链路，用户通过编辑发送短信就能方便地获取到物联网前端设备的信息，同时也能对前端设备进行控制，从而大大减低了成本。
【专利说明】一种物联网网关
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及物联网应用【技术领域】，更具体地说，涉及一种物联网网关。
【背景技术】
[0002]物联网是基于互联网发展起来的，具体是指通过射频识别、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，实现任何时间、任何地点、任何物体进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
[0003]目前，物联网的前端设备和用户终端(进行信息接收与控制发起)之间都是直接采用IP网的方式连接。虽然IP网技术可实现数据的实时双向传输，但是使用IP网的方式连接，必须获取目标设备的IP地址，而现有的IP网中尚未能完全实现所有设备的IP地址的固定分配。因此直接采用IP网的方式构建的物联网需要依赖一个具有固定IP地址分配的服务器作为建立通信的中间环节，成本投入较大。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述物联网需要依赖一个具有固定IP地址分配的服务器作为建立通信的中间环节，成本投入较大的缺陷，提供一种物联网网关。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种物联网网关，包括:主控处理器、移动网络通信模块和无线通信模块；其中，移动网络通信模块和无线通信模块均与主控处理器连接；
[0006]移动网络通信模块通过移动通信网络与用户终端通信连接；无线通信模块与物联网的前端设备通信连接；
[0007]移动网络通信模块接收发起查询的用户终端基于短信形式的查询请求或控制请求，并发送给主控处理器；主控处理器根据查询请求或控制请求向无线通信模块发送查询指令或控制指令；无线通信模块根据查询指令或控制指令向相关的前端设备发起查询或执行控制；
[0008]无线通信模块接收相关前端设备返回的查询信息或执行状态信息，并发送给主控处理器；主控处理器根据查询信息或执行状态信息向移动网络通信模块发送查询结果或控制结果；移动网络通信模块将查询结果或控制结果以短信形式发送给发起查询的用户终端。
[0009]在一个实施例中，所述无线通信模块包括Z-wave模块、Zigbee模块、RF模块、红外模块或蓝牙模块。
[0010]在一个实施例中，主控处理器由ATMEGA324单片机实现；移动网络通信模块由SIM840W芯片实现；无线通信模块由JTB-2000芯片实现。
[0011]在一个实施例中，主控处理器的第一通用异步串行通信接口与移动网络通信模块连接，以进行数据通信；[0012]主控处理器的第二通用异步串行通信接口与无线通信模块连接，以进行数据通?目。
[0013]在一个实施例中，所述物联网网关还包括用于为主控处理器、移动网络通信模块和无线通信模块提供工作电源的电源模块。
[0014]在一个实施例中，所述物联网网关还包括与所述主控处理器连接的显示模块。
[0015]在一个实施例中，所述显示模块包括发光二极管LED2、电阻R21、开关管Ql和电阻R17，其中，电阻R17的一端与移动网络通信模块的第十六引脚连接、另一端与开关管Ql的基极连接；开关管Ql的发射极接地、集电极与电阻R21的一端连接；电阻R21的另一端与发光二极管LED2的阴极连接，发光二极管LED2的阳极与电源模块连接。
[0016]在一个实施例中，所述移动网络通信模块的第二引脚通过电容C13连接地，以及通过电阻R2连接天线；电容C12的一端与电阻R2的一端及天线连接、另一端连接地；
[0017]移动网络通信模块的第十七引脚通过电阻R4连接主控处理器的第十三引脚，以及通过电阻R5连接开关SI的一端；开关SI的另一端连接地；电容Cll的一端与电阻R5的一端及开关SI的一端连接、另一端连接地。
[0018]在一个实施例中，所述物联网网关还包括标准SM卡接口 ；
[0019]所述移动网络通信模块的第四十四引脚、第四十三引脚、第四十一引脚、第六十四引脚和第四十二引脚分别与标准SIM卡接口的第一引脚、第二引脚、第三引脚、地和第六引脚连接。
[0020]在一个实施例中，所述物联网网关还包括与所述主控处理器连接的输入模块。
[0021]实施本实用新型的物联网网关，具有以下有益效果:通过现有的移动通信网中的短信通道，快速地建立起物联网前端设备和用户终端之间的通信链路，用户通过编辑发送短信就能方便地获取到物联网前端设备的信息，同时也能对前端设备进行控制，从而大大减低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]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:
[0023]图1是本实用新型实施例的物联网网关的结构框图；
[0024]图2是本实用新型实施例的物联网网关的通信流程示意图；
[0025]图3是本实用新型一实施例的主控处理器的电路结构示意图；
[0026]图4是本实用新型一实施例的移动网络通信模块的电路结构示意图；
[0027]图5是本实用新型一实施例的SIM卡接口示意图；
[0028]图6是本实用新型一实施例的无线通信模块的电路结构示意图；
[0029]图7是本实用新型一实施例的电源模块的电路结构示意图；
[0030]图8是本实用新型一实施例的显示模块的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]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】。
[0032]参见图1为本实用新型实施例的物联网网关的结构框图。[0033]本实用新型实施例的物联网网关I包括:主控处理器11、移动网络通信模块12和无线通信模块13。其中，移动网络通信模块12、无线通信模块13均分别与主控处理器11连接。移动网络通信模块12通过移动通信网络与用户终端通信连接。在本实用新型的实施例中，移动通信网络包括GSM网络、3G网络、4G网络等。由此，移动网络通信模块12可接收来自用户终端的对前端设备的查询请求或控制请求，以及发送查询结果或控制结果给用户终端。优选的，在本实用新型的实施例中来自用户终端的查询请求或控制请求是基于短信方式，即查询请求或控制请求包含在短信中。
[0034]无线通信模块13与物联网的前端设备通信连接。无线通信模块13可为Z-wave模块、Zigbee模块、RF模块、红外模块或蓝牙模块等。由此，无线通信模块13可发送查询指令或控制指令给前端设备，以及接收来自前端设备的查询信息或执行状态信息。
[0035]主控处理器11用于根据查询请求或控制请求向无线通信模块13发送查询指令或控制指令，以及用于根据查询信息或执行状态信息发送查询结果或控制结果给移动网络通信模块12。
[0036]参见图2，在本实用新型的实施例中，当用户终端要对某一前端设备进行查询时，即基于短信形式发起查询请求。查询请求包括:发起查询请求的用户终端的电话号码、待查询前端设备编号、待查询前端设备的查询参数。主控处理器11根据查询请求发送查询指令包括:待查询前端设备编号、待查询前端设备的查询参数。无线通信模块13即根据查询指令，向待查询前端设备发起查询。该前端设备将查询信息返回给无线通信模块13，查询信息包括:待查询前端设备编号、待查询前端设备的信息查询结果。无线通信模块13再将查询信息返回给主控处理器11。主控处理器11根据查询信息发送查询结果并发送给移动网络通信模块12，查询结果包括:发起查询的用户终端电话号码、待查询前端设备编号、待查询前端设备的信息查询结果。移动网络通信模块12将查询结果以短信形式发送给发起查询请求的用户终端。
[0037]在本实用新型的实施例中，当用户终端要对某一前端设备进行控制时，即基于短信形式发起控制请求。控制请求包括:发起控制请求的用户终端的电话号码、待控制前端设备编号、待控制前端设备的控制参数。主控处理器11根据控制请求发送的控制指令包括:待控制前端设备编号、待控制前端设备的控制参数。无线通信模块13即根据控制指令，向待控制前端设备执行控制。该前端设备将执行状态信息返回给无线通信模块13，执行状态信息包括:待控制前端设备编号、待控制前端设备的执行结果。无线通信模块13再将执行状态信息返回给主控处理器11。主控处理器11根据执行状态信息发送控制结果并发送给移动网络通信模块12，控制结果包括:发起控制的用户终端电话号码、待控制前端设备编号、待控制前端设备的执行结果。移动网络通信模块12将控制结果以短信形式发送给发起控制的用户终端。
[0038]本实用新型实施例中，物联网网关通过现有的移动通信网络中的短信通道，快速地建立起物联网前端设备和用户终端之间的通信链路，用户通过编辑发送短信就能方便地获取到物联网前端设备的信息，同时也能对前端设备进行控制，可大大减低成本。
[0039]参见图3为本实用新型一实施例的主控处理器的电路结构示意图。参见图4为本实用新型一实施例的移动网络通信模块的电路结构示意图。参见图5为本实用新型一实施例的SIM卡接口示意图。参见图6为本实用新型一实施例的无线通信模块的电路结构示意图。参见图7为本实用新型一实施例的电源模块的电路结构示意图。
[0040]在本实用新型的实施例中，主控处理器11由ATMEGA324单片机Ul实现。移动网络通信模块12由SM840W芯片U2实现。无线通信模块13由JTB-2000芯片U4实现。SM卡接口由标准SM卡接口芯片U3实现。
[0041]参见图3和图4，Ul的第一通用异步串行通信接口(第九引脚和第十引脚)分别与U2的第六十一引脚和第六十引脚连接(即与移动网络通信模块12连接)，进行数据通信。在主控处理器11内嵌程序控制下，主控处理器11接收来自移动网络通信模块12的查询请求或控制请求，以及发送查询结果或控制结果给移动网络通信模块12。
[0042]参见图3和图6，U1的第二通用异步串行通信接口(第十一引脚和十二引脚)分别与U4的第四引脚和第三引脚连接(即与无线通信模块13连接)，进行数据通信。在主控处理器11内嵌程序控制下，主控处理器11发送查询指令或控制指令给无线通信模块，以及接收来自无线通信模块13的查询信息或执行状态信息。由此，无线通信模块13通过异步串行通信接口接收来自主控处理器11的信息，并向信息指定编号的待查询或待控制前端设备发送查询指令或控制指令；以及接收来自前端设备的查询信息或执行状态信息，通过异步串行通信接口发送至主控处理器11。无线通信模块13内置PCB板天线。
[0043]参见图4和图5，为了实现对现有的移动通信网络中的短信通道的利用，快速地建立起物联网前端设备和用户终端之间的通信链路，移动网络通信模块2对应端口与SIM卡接口连接。具体的，U2 (移动网络通信模块12)的第四十四引脚、第四十三引脚、第四十一引脚、第六十四引脚和第四十二引脚还分别与U3 (SIM卡接口)的第一引脚、第二引脚、第三引脚、地和第六引脚连接。SM卡接口与移动运营商的SM卡连接。该SM卡具有对应移动运营商的电话号码。由此，移动网络通信模块12可通过移动运营商的移动网络与用户终端通过短信(SMS )方式进行通信。
[0044]参见图4，电容C12、电容C13、电阻R2组成天线匹配电路，Jl为标准SMA天线插座，其与天线连接。具体的，U2 (移动网络通信模块12)的第二引脚通过电容C13连接地，以及通过电阻R2连接天线；电容C12的一端与电阻R2的一端及天线连接、另一端连接地。电阻R4、电阻R5、电容Cll组成复位电路，电源上电时可自动复位移动网络通信模块12，或者由主控处理器11内嵌程序控制复位移动网络通信模块12。具体的，U2(移动网络通信模块12)的第十七引脚通过电阻R4连接主控处理器11的第十三引脚，以及通过电阻R5连接开关SI的一端；开关SI的另一端连接地；电容Cll的一端与电阻R5的一端及开关SI的一端连接、另一端连接地。
[0045]参见图7，电源模块14用于为主控处理器11、移动网络通信模块12、无线通信模块13提供工作电源。本实用新型实施例的电源模块14由U5、U6、电容Cl、电容C2、电容C3、电容C15、电容C16、电容C17、电阻R8、电阻R9、J4和J6电路组成。其中J4为外部直流电源输入插座，J6为备用电池输入插座。
[0046]本实用新型实施例的网关还包括显示模块15。参见图8，本实用新型实施例的显不模块15包括由电阻R17?电阻R24、发光二极管LED2?发光二极管LED5、开关管Ql?开关管Q4组成的操作状态灯光指示电路，以及由电阻RlO和发光二极管LEDl组成的电源供应指示电路(参见图7)。具体的，电阻R17的一端与U2(移动网络通信模块12)的第十六引脚连接、另一端与开关管Ql的基极连接；开关管Ql的发射极接地、集电极与电阻R21的一端连接；电阻R21的另一端与发光二极管LED2的阴极连接，发光二极管LED2的阳极与电源模块(14)连接。电阻R18?电阻R20、电阻R22?电阻R24、发光二极管LED3?发光二极管LED5、开关管Q2?开关管Q4的连接关系与上述电阻R17、电阻R21、发光二极管LEDl、开关管Ql的连接关系相同。
[0047]在本实用新型的实施例中，物联网网关还包括一个以上的按键和指示灯组成的人机交互操作输入模块16,输入模块16与主控处理器11的通用输入/输出端口连接。在主控处理器11内嵌程序控制下，通过输入模块16可以设定网关不同的工作状态，例如，设置状态、正常工作状态等。主控处理器11内部具有非易失存储器，在设置状态下，可以根据短信中的参数保存多个指定的用户终端的电话号码。
[0048]本实用新型实施例的物联网网关不需要依赖一个具有固定IP地址分配的服务器作为建立通信的中间环节，而是通过现有的移动通信网中的短信通道，快速地建立起物联网前端设备和用户终端之间的通信链路，用户通过编辑发送短信就能方便地获取到物联网前端设备的信息，同时也能对前端设备进行控制，从而大大减低了成本。
[0049]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。
【权利要求】
1.一种物联网网关，其特征在于，包括:主控处理器(11)、移动网络通信模块(12)和无线通信模块(13);其中，移动网络通信模块(12)和无线通信模块(13)均与主控处理器(11)连接； 移动网络通信模块(12)通过移动通信网络与用户终端通信连接；无线通信模块(13)与物联网的前端设备通信连接； 移动网络通信模块(12)接收发起查询的用户终端基于短信形式的查询请求或控制请求，并发送给主控处理器(11);主控处理器(11)根据查询请求或控制请求向无线通信模块(13)发送查询指令或控制指令；无线通信模块(13)根据查询指令或控制指令向相关的前端设备发起查询或执行控制； 无线通信模块(13)接收相关前端设备返回的查询信息或执行状态信息，并发送给主控处理器(11);主控处理器(11)根据查询信息或执行状态信息向移动网络通信模块(12)发送查询结果或控制结果；移动网络通信模块(12)将查询结果或控制结果以短信形式发送给发起查询的用户终端。
2.根据权利要求1所述的物联网网关，其特征在于，所述无线通信模块(13)包括Z-wave模块、Zigbee模块、RF模块、红外模块或蓝牙模块。
3.根据权利要求1或2 任一项所述的物联网网关，其特征在于，主控处理器(11)由ATMEGA324单片机实现；移动网络通信模块(12)由SM840W芯片实现；无线通信模块(13)由JTB-2000芯片实现。
4.根据权利要求3所述的物联网网关，其特征在于，主控处理器(11)的第一通用异步串行通信接口与移动网络通信模块(12)连接，以进行数据通信； 主控处理器(11)的第二通用异步串行通信接口与无线通信模块(13)连接，以进行数据通信。
5.根据权利要求3所述的物联网网关，其特征在于，所述移动网络通信模块(12)的第二引脚通过电容C13连接地，移动网络通信模块(12)的第二引脚通过电阻R2连接天线；电容C12的一端与电阻R2的一端及天线连接、电容C12的另一端连接地； 移动网络通信模块(12)的第十七引脚通过电阻R4连接主控处理器(11)的第十三引脚，以及通过电阻R5连接开关SI的一端；开关SI的另一端连接地；电容Cll的一端与电阻R5的一端及开关SI的一端连接、另一端连接地。
6.根据权利要求3所述的物联网网关，其特征在于，所述物联网网关还包括SIM卡接Π ； 所述移动网络通信模块(12)的第四十四引脚与SM卡接口的第一引脚连接，移动网络通信模块(12)的第四十三引脚与SM卡接口的第二引脚连接，移动网络通信模块(12)的第四十一引脚与SIM卡接口的第三引脚连接，移动网络通信模块(12)的第六十四引脚与地连接，移动网络通信模块(12)的第四十二引脚与SM卡接口的第六引脚连接。
7.根据权利要求3所述的物联网网关，其特征在于，所述物联网网关还包括用于为主控处理器(11)、移动网络通信模块(12)和无线通信模块(13)提供工作电源的电源模块(14)。
8.根据权利要求7所述的物联网网关，其特征在于，所述物联网网关还包括与所述主控处理器(11)连接的显示模块(15 )。
9.根据权利要求8所述的物联网网关，其特征在于，所述显示模块(15)包括发光二极管LED2、电阻R21、开关管Ql和电阻R17，其中，电阻R17的一端与移动网络通信模块(12)的第十六引脚连接、电阻R17的另一端与开关管Ql的基极连接；开关管Ql的发射极接地、集电极与电阻R21的一端连接；电阻R21的另一端与发光二极管LED2的阴极连接，发光二极管LED2的阳极与电源模块(14)连接。
10.根据权利要求1所述的物联网网关，其特征在于，所述物联网网关还包括与所述主控处理器(11)连接的输入模块(16)。
【文档编号】H04W88/16GK203748020SQ201420104894
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】彭爱民 申请人:深圳市同创新佳科技有限公司