一种基于4G的扩展坞的制作方法

本实用新型涉及物联网技术领域，特别涉及一种基于4G的扩展坞。

背景技术：

随着物联网的兴起，更多设备要通过无线接入云端，4G通信已经成为最主要的通信方式之一。而物联网设备的4G通信实现一般采用相应的4G模组，4G模组虽然比较模块化，但在使用以及焊接装配时依然需必备的若干电路来搭配，比较复杂且涉及到射频的调试困难。另外，物联网设备自身的本地通信接口种类也比较多，本地通信接口在做扩展时难以统一转换到4G的上行通道之中，不够灵活和通用。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种基于4G的扩展坞，能够将本地通信接口转换到4G的上行通道之中。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于4G的扩展坞，包括4G通信单元、4G通信天线、电源及电平单元、SIM卡管理单元、主控单元、多路UART串行接口、高速USB接口、其余接口单元；所述4G通信天线、所述电源及电平单元、所述SIM卡管理单元、所述多路UART串行接口、所述高速USB接口、其余接口单元都分别与所述4G通信单元连接，所述4G通信单元连接所述主控单元，所述主控单元还分别与休眠模块、复位模块、晶振模块连接；

所述电源及电平单元包括多电平分配电路、电源模块、稳压模块，所述稳压模块连接电源模块，所述电源模块连接所述4G通信单元，所述4G通信单元连接所述多电平分配电路。

进一步的，所述其余接口单元至少包括SPI接口、I²C接口、CAN接口、SWD调试接口。

进一步的，所述休眠模块包括休眠开关、休眠指示灯，所述休眠开关、休眠指示灯分别连接所述主控单元。

进一步的，所述休眠开关的一端接地，另一端接所述主控单元、上拉电阻和接地电容。

进一步的，所述主控单元的主控芯片选用STM32F103C型号。

进一步的，所述多电平分配电路中的双向电压电平转换器选用TXB0108RGYR型号。

进一步的，所述稳压模块选用LD3985M33R型号的芯片。

进一步的，所述电源及电平单元还包括滤波模块，所述滤波模块连接所述电源模块。

进一步的，所述4G通信天线通过天线专用电路连接所述4G通信单元。

进一步的，所述4G通信单元至少包括GSM、CDMA2000/EVDO、WCDMA、TD-SCDMA、LTE-TDD、LTE-FDD的频段。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型将传统的各种接口进行了高度集成，方便快捷的进行扩展和转换，并可以将各种接口转换为主流无线通信方式(即4G通信)，其功能复用性好，为产品设计模块化思路实施提供了有利选择。

2、本实用新型利用电源及电平单元中的多电平分配电路，分配各种扩展接口所需的不同要求的电平，提高串口的驱动能力、传输速率、抗干扰能力。

3、本实用新型通过天线专用电路连接4G通信天线，能够让4G通信天线经过优化和标定后提供最好的射频特性，使得用户的设备在网信号质量最优。

4、本实用新型采用的是基于4G通信的扩展接口逻辑，提出了全新的模块架构，高度集成的整体化产品，能够使数据转发更加灵活、设备接入更加通用和简便。

5、本实用新型的4G通信单元支持全网通的GSM、CDMA2000/EVDO、WCDMA、TD-SCDMA、LTE-TDD、LTE-FDD的频段，具有上网速度快、体积小、重量轻、可靠性高的等优点。

6、本实用新型中电源模块的电源入口采用分布式的设计及良好的隔离处理，能够保证各个模块功能的电源独立和稳定特性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的主控单元的电路原理图；

图3为本实用新型的休眠开关的电路原理图；

图4为本实用新型的多电平分配电路的电路原理图；

图5为本实用新型的电源模块和稳压模块的电路原理图；

图6为本实用新型的天线专用电路的电路原理图；

图7为本实用新型的4G通信单元的电路原理图；

图8为本实用新型的SIM卡管理单元的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种基于4G的扩展坞，参考附图1所示，包括4G通信单元1、4G通信天线3、电源及电平单元4、SIM卡管理单元5、主控单元2、多路UART串行接口6、高速USB接口7、其余接口单元8；4G通信天线3、电源及电平单元4、SIM卡管理单元5、多路UART串行接口6、高速USB接口6、其余接口单元8都分别与4G通信单元1连接，其中，其余接口单元至少包括SPI接口、I²C接口、CAN接口、SWD调试接口等。4G通信单元1连接主控单元2。上述各个模块高度集成在一起，成为独立可靠的整体，用户将不再做重复设计，其高度集成的特性使得物联网场景需求的接口都可以转换为无线，接入云端变得十分容易。

主控单元2用于完成4G与各个扩展坞接口的协议转换底层支持和数据流的处理。内置多重通信协议，提供成熟稳定的云端接入协议，减少了用户的开发负担和风险，充分考虑扩展的逻辑设定，完成数据的定向转换缓存和传送，同时保持扩展坞的可设置特性。另外，主控单元除了产品核心功能之外，还提供调用接口允许用户二次开发有关的应用程序，将标准模块化的产品作为高集成度的通信核心，可以通过程序设置电平标准、驱动能力、速率、隔离需求等。

主控单元2还分别与休眠模块、复位模块、晶振模块连接；休眠模块包括休眠开关、休眠指示灯，休眠开关、休眠指示灯分别连接主控单元。图2为主控单元的电路原理图，其中，主控单元的主控芯片选用STM32F103C型号。图3为休眠开关的电路原理图，休眠开关S1的一端接地，另一端接主控单元、上拉电阻R11和接地电容C25。通过休眠开关可以控制扩展坞休眠，节约电能。

电源及电平单元4包括多电平分配电路、电源模块、稳压模块，稳压模块连接电源模块，电源模块连接4G通信单元，4G通信单元连接多电平分配电路。多电平分配电路支持各种扩展接口的电平标准要求，电源及电平单元还包括滤波模块，滤波模块连接电源模块。图4为多电平分配电路的电路原理图，其中多电平分配电路中的双向电压电平转换器选用TXB0108RGYR型号。

此外，电源模块的电源入口采用分布式的设计及良好的隔离处理，能够保证各个模块功能的电源独立和稳定特性。

图5为电源模块和稳压模块的电路原理图，其中，稳压模块选用LD3985M33R型号的芯片。

4G通信天线通过天线专用电路连接4G通信单元。经过调试和匹配的天线专用电路，能够提供不同规格和形式的天线支持，得到最佳的射频通信特性，使得用户的设备在网信号质量最优。图6为天线专用电路的电路原理图。

4G通信单元完成4G通信的核心功能，至少包括GSM、CDMA2000/EVDO、WCDMA、TD-SCDMA、LTE-TDD、LTE-FDD的频段。图7为4G通信单元的电路原理图。

图8为SIM卡管理单元的电路原理图。通过SIM卡管理单元可以搭配性价比高的SIM卡流量套餐，为用户提供了一揽子完整的通信产品，即时可用。

工作时，4G通信单元将多路UART串行接口6、高速USB接口7、其余接口单元8的数据转换成通信数据，由4G通信天线传输出去，其中，SIM卡管理单元提供SIM卡流量套餐使得4G通信单元能够无线通信，电源及电平单元4给4G通信单元以及各个接口提供电源，主控单元提供成熟稳定的云端接入协议，实现数据流的控制逻辑，使得4G通信单元完成无线传输，还可以提供调用接口允许用户二次开发有关的应用程序。

本实用新型采用的是基于4G通信的扩展接口逻辑，提出了全新的模块架构，高度集成的整体化产品，能够使数据转发更加灵活、设备接入更加通用和简便。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。