一种UART通讯扩展NB‑IOT的新型装置的制作方法

本实用新型涉及UART通讯及窄带物联网NB-IOT技术领域，尤其涉及一种UART通讯扩展NB-IOT的新型装置。

背景技术：

经过几十年工业自动化监测或监控的发展，在工业现场有存量非常大的基于RS232/RS485通讯的设备，而且至今还在不断扩增有线通讯的设备，由于需要兼顾未报废的老旧设备，新型的无线通讯设备目前根本就无法直接全部替代有线通讯设备，如果全部更新或更换老旧设备，工程浩大且耗资巨大，这是不现实的。

所以可以设计一种简单便捷的有线通讯转无线通讯的装置，直接与智能设备原有的UART接口进行对接，可以采用数据包透明传输方式，直接将具有UART接口的现有设备的有线通讯变成无线通讯，让有线通讯和无线通讯的设备在现场中并存。

在现有的技术中，有通过RS232/RS485直接转换为GPRS无线通讯的，也有通过RS232/RS485转WiFi/ZigBee/LoRa，再通过具备GPRS功能的数据集中器上传数据。由于GPRS的通讯稳定性不好以及信号覆盖不够广，制约了这种有线转无线通讯装置的发展。

申请号为201220431273.8的中国实用新型专利，提供了一种GSM/GPRS转串口数据转换器，其通过双串口完成串行口至GSM/GPRS的数据转换。此技术方案也是采用功耗高、通讯稳定性不够好且信号覆盖不够广的GSM/GPRS通讯。

技术实现要素：

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种UART通讯扩展NB-IOT的新型装置，用于兼容工业现场老旧设备，将其有线通讯转换为远程无线通讯，并可直接替代传统的UART转GSM/GPRS通讯的装置，解决其信号覆盖及稳定性的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型是采用以下技术方案来实现的：

本实用新型的一种UART通讯扩展NB-IOT的新型装置，包括NB-IOT收发器、微控制器及UART收发器，所述微控制器至少包括有两组UART单元，其中一组UART单元与所述NB-IOT收发器连接，另一组与所述UART收发器连接，所述微控制器还包括有ADC单元，与所述NB-IOT收发器连接。

进一步地，所述NB-IOT收发器、所述微控制器及所述UART收发器分别通过电源单元供电，所述电源单元连接一XFMR隔离变压器，所述XFMR隔离变压器连接有LDO转换器，所述LDO转换器输出总线电源VCC2。

进一步地，所述UART收发器连接智能设备的UART接口，所述智能设备的UART接口传输的数据包经过所述UART收发器转换后进入所述微控制器，再由所述微控制器控制所述NB-IOT收发器，将数据包以无线方式传输。

进一步地，所述NB-IOT收发器是一种型号为BC95的窄带物联网通讯模组。

进一步地，所述微控制器是一种型号为STM32L476的低功耗的微处理器芯片。

进一步地，所述UART扩展NB-IOT新型装置还包括有通讯指示信号灯电路及复位电路。

进一步地，所述UART收发器是一种型号为ISO3086T的隔离式RS485收发器。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：采用基于窄带物联网的NB-IOT通讯模组，与GPRS方式相比，信号覆盖更广，通讯连接更加可靠；与采用LoRa+GPRS方式相比，通讯直接上传平台，减少采用数据集中器，总体硬件成本及维护成本也更低。本新型装置通过兼容老旧设备，让新老设备在工业现场并存，换取新旧产品迭代的时间，直到老旧产品报废，具有良好的经济效益；而且可以与远程云平台直接通讯连接，并通过手机APP查看测量数据，管理更加方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路实现框图。

图2为本实用新型实施例的RS485与NB-IOT通讯互转换的电路原理图。

图3为本实用新型另一实施例的采用LoRa收发器替代NB-IOT收发器的电路实现框图。

图1中：1-NB-IOT收发器、2-微控制器、3-UART收发器、4-电源单元、5-XFMR隔离变压器、6- LDO转换器、7-通讯指示信号灯电路、8-复位电路。

图3中：1-LoRa收发器、2-微控制器、3-UART收发器、4-电源单元、5-XFMR隔离变压器、6- LDO转换器、7-通讯指示信号灯电路、8-复位电路。

具体实施方式

下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，附图是本实用新型一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型描述中的术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是一体地连接、固定连接或者是可拆卸连接；可以是通过机械结构或者电子直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。

如图1及图2所示，本实用新型提供的一种UART通讯扩展NB-IOT的新型装置，包括NB-IOT收发器1、微控制器2及UART收发器3，所述微控制器2至少包括有两组UART单元，其中一组UART单元与所述NB-IOT收发器1连接，另一组与所述UART收发器3连接，所述微控制器2还包括有ADC单元，与所述NB-IOT收发器1连接。

进一步地，所述NB-IOT收发器1、所述微控制器2及所述UART收发器3分别通过电源单元4供电，所述电源单元4连接一XFMR隔离变压器5，所述XFMR隔离变压器5连接有LDO转换器6，所述LDO转换器6输出总线电源VCC2。

进一步地，所述UART收发器3连接智能设备的UART接口，所述智能设备的UART接口传输的数据包经过所述UART收发器3转换后进入所述微控制器2，再由所述微控制器2控制所述NB-IOT收发器1，将数据包以无线方式传输。

在本实施例中，经过所述UART收发器3传输的串口数据可以转换为具有AT指令的无线数据格式，通过所述NB-IOT收发器1转发出去；反过来，所述NB-IOT收发器1接收到的无线数据格式，两样可以转换为串口数据格式，通过所述UART收发器3传输至智能设备中。在本实施例中，所述串口数据采用MODBUS RTU工业协议格式。

在本实施例中，所述微控制器2是一种型号为STM32L476的低功耗的微处理器芯片，所述微处理器芯片内置有缓存单元，用于临时存储智能设备传来的串口通讯数据，也用来存储远程云平台传输的AT指令格式数据。

还见图2，为本实用新型实施例的RS485与NB-IOT通讯互转换的电路原理图，当所述UART收发器3是RS485通讯接口时的一个实施例，在本实施例中，所述UART收发器3是一种型号为ISO3086T的隔离式RS485收发器。

在本实施例中，所述NB-IOT收发器1是一种型号为BC95的窄带物联网通讯模组，所述NB-IOT收发器1还内置有物联网专用号段的eSIM卡。

在本实施例中，所述UART扩展NB-IOT新型装置还包括有通讯指示信号灯电路7及复位电路8，所述复位电路8与所述微控制器2连接，所述通讯指示信号灯电路7与所述UART收发器3连接，并通过所述微控制器2的IO口控制。在所述UART收发器3或所述NB-IOT收发器1进行数据传输时，所述通讯指示信号灯电路7中内置的LED指示灯进行闪烁提示。

作为可选的实施方式之一，所述UART收发器3可以是RS232、RS485、RS422中的任何一种串口通讯收发器。

如图3所示，作为可选的实施方式之一，也可以采用LoRa收发器1替代所述NB-IOT收发器1，以LoRaWAN方式，结合一包括有NB-IOT通讯方式的LoRa网关（或LoRa数据集中器），所述LoRa收发器1与LoRa网关通讯连接，所述LoRa网关与远程平台连接，远程平台与LoRa收发器1的数据通讯经过所述LoRa网关透明传输。

在本实施例中，本实用新型采用基于窄带物联网的NB-IOT通讯模组，与GPRS方式相比，信号覆盖更广，通讯连接更加可靠；与采用LoRa+GPRS方式相比，通讯直接上传平台，减少采用数据集中器，总体硬件成本及维护成本也更低。本新型装置通过兼容老旧设备，让新老设备在工业现场并存，换取新旧产品迭代的时间，直到老旧产品报废，具有良好的经济效益；而且可以与远程云平台直接通讯连接，并通过手机APP查看测量数据，管理更加方便。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例，只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，但并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型涵盖范围。