一种LoRa无线网关的制作方法

一种lora无线网关
技术领域
1.本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种lora无线网关。


背景技术：

2.lora无线网关一般都集成了lora通信模块、rs485通信模块、4g通讯模块、wifi模块、蓝牙模块等。其中，在进行rs485数据采集的时候，往往会遇到设备的rs485通讯接口被占用的情况，无法进行rs485数据采集，只能等rs485通讯接口空闲时才可以进行数据采集。实际操作发现，rs485通讯接口被占用的情况中有很多无效占用，即设备占用了rs485通讯接口，但是并没有数据传输，或者数据传输间隙很长，需要长时间占用rs485通讯接口。由于rs485通讯接口存在无效占有的情况，导致真正需要传输数据的设备无法通讯，而现有解决方案要么是等待rs485通讯接口空闲，要么是在网关上增设rs485通讯接口。这两种方式均不能很好的解决问题。因此，为了解决上述问题，本实用新型提供一种lora无线网关，在不影响网关原有结构和通讯的情况下，解决设备485通讯结构被占用的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提出了一种lora无线网关，在不影响网关原有结构和通讯的情况下，解决设备485通讯接口被占用的问题。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种lora无线网关，其包括4g模组和rs485透传模块，rs485透传模块包括第一rs485模块、第二rs485模块和透传模块；
5.4g模组包括若干个串口；
6.第一rs485模块和第二rs485模块分别与4g模组的串口一一对应电性连接，透传模块通过rs485总线分别与第一rs485模块和第二rs485模块连接。
7.在以上技术方案的基础上，优选的，4g模组选用air724ug lte模块；
8.第一rs485模块的ro引脚与air724ug lte模块的uart1_rxd引脚电性连接，第一rs485模块的di引脚与air724ug lte模块的uart1_txd引脚电性连接；
9.第二rs485模块的ro引脚与air724ug lte模块的uart3_rxd引脚电性连接，第二rs485模块的di引脚与air724ug lte模块的uart3_txd引脚电性连接。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，透传模块包括ch442e芯片；
11.ch442e芯片的in和en引脚分别与air724ug lte模块的gpio_22和gpio_23电性连接；
12.ch442e芯片的s1b引脚与第二rs485模块的di引脚电性连接，ch442e芯片的db引脚与第一rs485模块的ro引脚电性连接，ch442e芯片的s2b引脚悬空；
13.ch442e芯片的s1c引脚与第二rs485模块的ro引脚电性连接，ch442e芯片的dc引脚与第一rs485模块的di引脚电性连接，ch442e芯片的s2c引脚悬空。
14.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括与4g模组串口电性连接的lora通信模
块。
15.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括usb串口；
16.4g模组包括usb接口；所述usb串口与4g模组的usb接口电性连接。本实用新型的一种lora无线网关相对于现有技术具有以下有益效果：
17.(1)通过在rs485透传模块中设置透传模块，能够阻断或者接通第一rs485模块和第二rs485模块，支持监听和阻断式读取方式；在监听数据时，透传芯片连通第一rs485模块和第二rs485模块；在进行阻断式读取时，透传芯片断开第一rs485模块和第二rs485模块，网关直接和从设备进行通讯，进而解决设备485通讯结构被占用的问题，可以不影响原有结构和通讯的情况下，进行数据采集；
18.(2)通过将rs485透传模块设置为两个rs485通讯接口和透传模块的结构，可保证网关可以在不破坏已有485通讯的情况下进行数据采集，兼具数据采集和lora组网的功能，能够将下位lora设备的数据和485数据通过4g的方式传到云端；
19.(3)采用4g模组实现数据采集、数据处理以及数据传输等功能，从而代理微处理器实现数据采集和数据处理功能，提高了系统的集成度。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
21.图1为本实用新型一种lora无线网关的结构图；
22.图2为本实用新型一种lora无线网关中透传模块的电路图。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
24.如图1所示，本实用新型的一种lora无线网关，其包括4g模组、rs485透传模块和lora通信模块。
25.4g模组，是指硬件加载到指定频段，软件支持标准的lte协议，软硬件高度集成模组化的一种产品的统称。硬件将射频、基带集成在一块pcb小板上，完成无线接收、发射、基带信号处理功能。软件支持语音拨号、短信收发、拨号联网等功能。本实施例中，并不涉及对4g模组结构的改进，可以采用已经投入市场使用的4g模组。优选的，本实施例中，4g模组选用air724ug 4g lte模块。air724ug 4g lte模块包含1个usb2.0高速接口、1.8v/3.0v(u)sim卡接口、3个uart接口、1个spi接口。第一rs485模块和第二rs485模块分别与air724ug lte模块上主串口uart1以及通用串口uart3电性连接。
26.rs485透传模块，分主从模式，通过485通讯协议与其它设备交互。由于rs485通讯接口存在无效占有的情况，导致真正需要传输数据的设备无法通讯，而现有解决方案要么
是等待rs485通讯接口空闲，要么是在网关上增设rs485通讯接口。这两种方式均不能很好的解决问题。因此，为了解决上述问题，本实施例中，设置了透传模块。具体的，rs485透传模块包括第一rs485模块、第二rs485模块和透传模块；第一rs485模块和第二rs485模块分别与串口一一对应电性连接，透传模块通过rs485总线分别与第一rs485模块和第二rs485模块连接。
27.优选的，第一rs485模块和第二rs485模块通过配置可以设置为主从设备，并通过485通讯协议与其它设备交互。第一rs485模块与air724ug lte模块的uart1串口通信，第二rs485模块与air724ug lte模块的uart3串口通信。本实施例中，如图2所示，第一rs485模块的ro引脚与air724ug lte模块的uart1_rxd引脚电性连接，第一rs485模块的di引脚与air724ug lte模块的uart1_txd引脚电性连接；第二rs485模块的ro引脚与air724ug lte模块的uart3_rxd引脚电性连接，第二rs485模块的di引脚与air724ug lte模块的uart3_txd引脚电性连接。
28.优选的，透传模块能够阻断或者接通第一rs485模块和第二rs485模块，支持监听和阻断式读取方式；在监听数据时，透传芯片连通第一rs485模块和第二rs485模块；在进行阻断式读取时，透传芯片断开第一rs485模块和第二rs485模块，网关直接和从设备进行通讯。在部分已经存在rs485主从通讯、且通讯优先级较高的场景下，可以使用监听功能在不干扰原有设备的情况下完成数据采集的功能；在已经存在rs485主从通讯、且通讯优先级较低的场景下，可以使用阻断式读取，保证自身读取数据的准确定。本实施例中，并不涉及对透传模块结构和算法的改进，可以采用已经投入市场使用的透传模块，例如，如图2所示，本实施例的透传模块采用ch442e芯片。ch442e芯片包含了2通道spdt单刀双掷模拟开关。ch442e芯片的in和en引脚分别与air724ug lte模块的gpio_22和gpio_23引脚电性连接；ch442e芯片的s1b引脚与第二rs485模块的di引脚电性连接，ch442e芯片的db引脚与第一rs485模块的ro引脚电性连接；ch442e芯片的s1c引脚与第二rs485模块的ro引脚电性连接，ch442e芯片的dc引脚与第一rs485模块的di引脚电性连接。如图2所示，用485_1_ro表示第一rs485模块的ro引脚；用485_1_di表示第一rs485模块的di引脚；用485_2_ro表示第二rs485模块的ro引脚；用485_2_di表示第二rs485模块的di引脚。
29.其中，en引脚为使能开关，低电平有效。ch442e芯片的in引脚是开关选择输入引脚，其为低电平时，第一rs485模块的ro引脚与第二rs485模块的di引脚之间的通道、第一rs485模块的di引脚与第二rs485模块的ro引脚之间的通道连通；反之，第一rs485模块的ro引脚与第二rs485模块的di引脚之间的通道、第一rs485模块的di引脚与第二rs485模块的ro引脚之间的通道断开；
30.当ch442e芯片处于监听模式时，ch442e芯片的en引脚和in引脚均置为低电平，第一rs485模块的ro引脚与第二rs485模块的di引脚之间的通道、第一rs485模块的di引脚与第二rs485模块的ro引脚之间的通道连通；此时，air724ug lte模块只用于接收数据，即当第一rs485模块为发送方，第二rs485模块为接收方时，第一rs485模块的ro引脚发送信息至第二rs485模块的di引脚以及air724ug lte模块的uart1_rxd引脚，air724ug lte模块通过uart1_rxd引脚监听第一rs485模块向第二rs485模块传输内容；当第二rs485模块为发送方，第一rs485模块为接收方时，第二rs485模块的ro引脚发送信息至第一rs485模块的di引脚以及air724ug lte模块的uart3_rxd引脚，air724ug lte模块通过uart3_rxd引脚监听第
二rs485模块向第一rs485模块传输内容；
31.当ch442e芯片处于阻断模式时，将ch442e芯片in引脚置为高电平，此时，第一rs485模块的ro引脚与第二rs485模块的di引脚之间的通道、第一rs485模块的di引脚与第二rs485模块的ro引脚之间的通道断开，第一rs485模块和第二rs485模块之间的通讯断开，此时，只能实现第一rs485模块和air724ug lte模块之间的通信，以及第二rs485模块和air724ug lte模块之间的通信，以此实现阻断功能。其中，第一rs485模块和air724ug lte模块之间通信具体的过程为：当第一rs485模块为发送方，air724ug lte模块为接收方时，第一rs485模块的ro引脚发送信息至air724ug lte模块的uart1_rxd引脚；当air724ug lte模块为发送方，第一rs485模块为接收方时，air724ug lte模块的uart1_txd引脚发送信息至第一rs485模块的di引脚。第二rs485模块和air724ug lte模块之间通信过程与第一rs485模块和air724ug lte模块之间通信过程原理相同，在此不再累述。
32.lora通信模块，提供lora通讯方式，其与4g模组串口电性连接。本实施例中，并不涉及对lora通信模块结构和算法的改进，可以采用现有技术实现，在此不再累述。
33.usb串口，可以与电脑连接，对边缘计算服务器进行调试和控制，也可以连接有线网，将数据上传至云端。本实施例中，usb串口与4g模组的usb接口电性连接。
34.本实施例的工作原理为：第一rs485模块和第二rs485模块传输数据时，通过透传模块实时监听第一rs485模块和第二rs485模块的数据，透传模块监听到当前rs485模块没有数据传输时，立即阻断该rs485模块，从而解决rs485模块被占用的问题。
35.本实施例的有益效果为：通过在rs485透传模块中设置透传模块，能够阻断或者接通第一rs485模块和第二rs485模块，支持监听和阻断式读取方式；在监听数据时，透传芯片连通第一rs485模块和第二rs485模块；在进行阻断式读取时，透传芯片断开第一rs485模块和第二rs485模块，网关直接和从设备进行通讯，进而解决设备485通讯结构被占用的问题，可以不影响原有结构和通讯的情况下，进行数据采集；
36.通过将rs485透传模块设置为两个rs485通讯接口和透传模块的结构，可保证网关可以在不破坏已有485通讯的情况下进行数据采集，兼具数据采集和lora组网的功能，能够将下位lora设备的数据和485数据通过4g的方式传到云端；
37.采用4g模组实现数据采集、数据处理以及数据传输等功能，从而代理微处理器实现数据采集和数据处理功能，提高了系统的集成度。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。