一种实现6LowPAN与多协议相互转换的物联网网关的制作方法

本实用新型涉及无线通信的技术领域，更具体地说，涉及一种实现6LOWPAN与多协议相互转换的物联网网关。

背景技术：

无线传感网络广泛应用于路灯监测控制、电网输电线实时在线检测、河流沿岸环境监控等。就其目的而言，WSN必须接入互联网，使观察者可以通过互联网远程监控感知对象才具有更现实的意义。但是WSN节点受自身硬件性能及其工作环境的限制，将WSN直接接入互联网是不切实际的。而6LoWPAN(IPv6over Low power Wireless Personal Area Network，基于IPv6的低速无线个域网)标准的发布已经改变了这一格局。

互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force,IETF)针对WSN研究开发了基于IPv6的低速无线个域网协议(IPv6over Low Power Wireless Personal Area Network，6LoWPAN)，其目的就是把IPv6协议引入到WSN中，实现Internet(IPv6)与WSN的无缝融合。因此，6LoWPAN接入Internet中，实现物联网与互联网的互联便成了研究重点。

无线传感器网络，为过程智能化的实现提供了重要使能技术。过程智能化需求的多样性导致无线监控网络呈现多态特征，把各种设备通过无线传感器网络连接起来，除了6LoWPAN和Internet之外，还存在着常用的Wi-Fi、Profibus、3G等网络，如何把这些异构网络连接起来，并实现各种设备与手持终端或服务器的互联互通，完成人与物的交互，解决不同类型无线网络的“融合”已成为当前的热点问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种实现无线传感网与互联网互联互通的网关，它用于工业无线监控网络中网关对多协议数据之间的转发处理问题，实现异构网络的互联互通。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种实现6LowPAN与多协议相互转换的物联网网关，包括主控模块、IP路由模块、6LowPAN无线通信模块、WIFI通信模块、4G模块、以太网通信模块、外部存储器、电源管理模块、Profibus总线处理模块以及串口通信模块；所述6LowPAN通信模块、WIFI模块、4G模块、以太网通信模块、外部存储器、电源管理模块、Profibus总线处理模块以及串口通信模块均与主控模块连接，所述IP路由模块与以太网通信模块通过网卡接口方式连接。

作为优选的技术方案，所述IP路由模块由RTL8366SR千兆以太网交换芯片和AR7161处理器组成，其中RTL8366SR整合了5个低功耗的高速以太网络收发器，6个超高速以太网络媒体存取控制器；所述AR7161处理器能传输高达600Mbps的实体数据速度组合，支持10/100/1000超高速以太网络接口。

作为优选的技术方案，所述6LowPAN无线通信模块包括用于实现无线通信协议栈及6LowPAN的数据报文格式处理的STM32F103C8T6主处理器芯片和用于数据无线传输的SI4432射频芯片；所述SI4432射频芯片与STM32F103C8T6主处理芯片通过SPI串行总线连接，所述6LowPAN通信模块与主控模块通过TTL串口总线连接。

作为优选的技术方案，所述主控模块采用STM32F407IGT6芯片。

作为优选的技术方案，所述WIFI通信模块采用CC3000芯片，所述CC3000芯片与主控模块通过SPI串行总线连接。

作为优选的技术方案，所述4G模块采用ME3630芯片，ME3630芯片与主控模块通过串口连接进行数据交换，所述主控模块通过I/O口输出复位、唤醒控制信号对4G模块进行控制；所述ME3630芯片包括USIM接口、UART接口、USB接口、GPS接口以及音频接口。

作为优选的技术方案，所述Profibus总线处理模块采用VPC3+C芯片，所述VPC3+C芯片与主控模块之间通过主控模块的I/O口来模拟Profibus的地址总线和数据总线进行连接，实现总线通信。

作为优选的技术方案，所述外部存储器包括SRAM和NAND FLASH，所述SRAM和NAND FLASH分别与主控模块连接。

作为优选的技术方案，所述以太网通信模块与主控模块之间通过RMII方式连接进行通信。

作为优选的技术方案，所述电源管理模块采用两路DC/DC进行降压转换，一路DC/DC作为网关系统的主电源，进行供电；另一路DC/DC为4G模块供电。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本实用新型网关具有标准数据通信接口和物理接口，兼容现有测控系统，底层通信支持433MHz、470MHz、2.4GHz等多个射频频段，外部接口支持以太网、RS232、RS485等标准接口，实现异构网络的物理连接和互操作，解决当前异构网络难以实现互联互通的技术难题。

附图说明

图1为本实用新型多协议转换物联网网关整体框图；

图2为本实用新型6LowPAN无线通信模块的电路原理图；

图3是本实用新型4G模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例的一种实现6LowPAN与多协议相互转换的物联网网关，包括主控模块、IP路由模块、6LowPAN无线通信模块、WIFI模块、4G模块、以太网通信模块、外部存储器、电源管理模块、Profibus总线处理模块以及串口通信模块；所述6LowPAN通信模块、WIFI模块、4G模块、以太网通信模块、外部存储器、电源管理模块、Profibus总线处理模块以及串口通信模块均与主控模块连接，所述IP路由模块与以太网通信模块通过网卡接口方式连接。

下面对本实用新型的具体技术方案做如下阐述：

所述IP路由模块主要由瑞昱RTL8366SR千兆以太网交换芯片以及AR7161处理器组成，其中RTL8366SR整合了5个低功耗的高速以太网络收发器，6个超高速以太网络媒体存取控制器，可满足图像，视频，音频三合一整合的网络服务应用的需求；AR7161能传输高达600Mbps的实体数据速度组合，支持10/100/1000超高速以太网络接口，主要用于建立一个IPv6隧道，并分配48bits IPv6地址前缀，所述以太网通信模块与主控模块之间通过RMII方式连接进行通信。

如图2所示，所述6LowPAN无线通信模块中的主处理芯片采用STM32F103C8T6芯片，主要实现无线通信协议栈及6LowPAN的数据报文格式处理。所述6LowPAN无线通信模块中的射频功能采用Silabs公司的SI4432芯片，用于数据的无线传输。所述SI4432芯片与STM32F103C8T6处理芯片通过SPI串行总线连接。所述6LowPAN通信模块芯片与主控模块通过TTL串口总线连接。

所述主控模块采用STM32F407IGT6芯片，当然，本实用新型的主控芯片不限于STM32F407IGT6芯片，其他所有能满足本实用新型技术方案的芯片都适用。

本实施例中，所述WIFI模块采用CC3000芯片，所述CC3000芯片与主控模块通过SPI串行总线连接。

如图3所示，所述4G模块采用中兴的ME3630芯片，ME3630芯片与主控模块通过串口连接进行数据交换，主控模块通过I/O口输出复位、唤醒控制信号对4G模块进行控制；所述ME3630芯片包括USIM接口、UART接口、USB接口、GPS接口以及音频接口。

所述Profibus总线处理模块采用VPC3+C芯片，所述VPC3+C芯片与主控模块MCU之间通过MCU的I/O口来模拟Profibus的地址总线和数据总线进行连接，实现总线通信。

所述外部存储器包括SRAM和NAND FLASH，所述SRAM和NAND FLASH分别与主控模块连接。

所述电源管理模块采用两路DC/DC进行降压转换，一路DC/DC作为网关系统的主电源，进行供电；另一路DC/DC为4G模块供电。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。