一种物联网网关中实现多种类型通信板卡混插的方法与流程

1.本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种物联网网关中实现多种类型通信板卡混插的方法。


背景技术：

2.随着物联网如火如荼的发展，物联网连接万物的思想已经逐渐深入人心，物联网需要使用各种各样的通信技术，其中，有线通信技术包括以太网络、rs485总线、usb总线，无线通信技术包括lora、nbiot、zigbee等。这些通信技术各有优缺点，都有着各自典型的应用场景，伴随着需要接入物联网的设备越来越多样化，应用场景也变得越来越复杂，单一的通信方式已经无法满足如今多样的场景了。多种通信技术的融合使用已经是如今物联网应用领域的常态，因此集成了多种通信技术的物联网网关也应运而生。
3.当前此类物联网网关最常用的技术方案是采用模块化设计，将一种通信模块集成在一张板卡上，实现模块的通信功能，再通过板卡接插件连接主板，实现通信板卡与主板之间的通信。虽然许多网关设备采用了模块化设计、板卡接插件连接集成的方案，但却都是以固定的卡槽对应固定的板卡来实现数据交互的。这些板卡与各自的卡槽之间，无法实现混插的，这导致了网关的灵活性、可扩展性受到了极大影响，如当应用场景需要多个单类型通信板卡时，无法通过一台设备满足需求。


技术实现要素：

4.针对物联网网关中多种类型通信板卡实现混插通信的问题，本发明提供了一种物联网网关中将多种通信技术整合的优化方案，在将各种通信技术模块化设计的基础上，通过结构设计、串口扩展与单片机解决了通信模块板卡混插时板卡自动识别与数据传输的问题。
5.本发明公开了一种物联网网关中实现多种类型通信板卡混插的方法，其具体步骤包括：其通过物联网网关来实现，该物联网网关采用模块化设计，包括接口板、主板与通信板卡；主板为系统板，用于提供可扩展的串口总线，主板通过接口板与各个通信板卡相连接；接口板提供包括标准化接插件的插座，插座数量按实际需要进行配置，其数量小于主板的串口总线数量；通信板卡包括各通信体制对应的通信技术模组。通信板卡通过接口板上的插座与接口板连接。主板与通信板卡上的插座针脚数相同。
6.主板通过串口总线与接口板进行通信和连接，主板的串口总线连接接口板的每个插座的第1针和第2针；接口板在插座的相邻位置设置供单片机gpio口读取数据的读取电路，该读取电路通过插座与接口板连接，该读取电路的针数由插座数决定，该读取电路的针数的二次方等于插座数。主板为其串口总线提供驱动设备，驱动设备用于查询并解析通信板卡通过串口总线上传来的参数信息。
7.每张通信板卡均配置一个单片机，单片机读取接口板上的gpio电平信号，获取该通信板卡当前所接入的接口板插座编号；单片机再读取接口板上的gpio电平信号，获取该
通信板卡当前所接入的板卡类型编号；单片机将所获取的接口板插座编号与板卡类型编号整合在一条参数信息中，通过串口总线将该参数信息传递给主板，主板记录并解析此参数信息，从而实现主板对不同的通信板卡的识别。
8.主板具有与通信板卡数相同的串口总线，该串口总线通过接口板延伸至各插座，每条总线只与一个插座相连，第一条总线接入第一个插座的针脚为x与x 1，第二条总线接入第二个插座的针脚为x 2与x 3，依此类推，第n条总线接入第n个插座的针脚为x 2
×
n-2与x 2
×
n-1。
9.通信板卡上的针脚与接口板上的插座针脚进行一一对应地配置，从而将一个通信板卡所对应的通信线路扩展为与插座数目相同的扩展线路；当通信板卡与插座相连时，相应的扩展线路根据插座上的串行总线连接情况，实现通信板卡与插座的有效连接。当物理网网关开始数据通信时，其主板上的驱动设备根据每一条插座上的通信板卡类型，提供相应的数据处理方式，从而实现多种类型通信板卡混插通信。
10.所述的单片机采用stm32单片机。
11.所述的主板上的驱动设备，包括驱动程序。
12.所述的gpio电平信号，为根据其高低电平形成的1与0的编码，此编码即接口板插座的编码。
13.本发明的有益效果为：
14.使用本方法实现了通信板卡混插后，设备的灵活性增强，扩展性增强，可根据需求接入多个相同类型板卡或单个不同类型板卡。本方法采取了串口直接扩展的方法，与当前市面上多数模块能直接连接使用，研发成本较低。
附图说明
15.图1为本发明的接口板示意图。
16.图2为本发明的通信板卡示意图。
17.图3为本发明的单片机与gpio示意图。
具体实施方式
18.为了更好的了解本发明内容，这里给出一个实施例。
19.本发明公开了一种物联网网关中实现多种类型通信板卡混插的方法，其具体步骤包括：其通过物联网网关来实现，该物联网网关采用模块化设计，包括接口板、主板与通信板卡；主板为系统板，用于提供可扩展的串口总线，主板通过接口板与各个通信板卡相连接；接口板提供包括标准化接插件的插座，插座数量按实际需要数量进行配置，其数量小于主板的串口总线数量；通信板卡包括各通信体制对应的通信技术模组，通信板卡个数为接口板插座数减1。通信板卡通过接口板上的插座与接口板连接。主板与通信板卡上的插座针脚数相同。
20.主板通过可扩展的串口总线与接口板进行通信和连接，主板的可扩展的串口总线连接每个插座的第1针和第2针；接口板在插座的相邻位置设置供单片机gpio口读取数据的读取电路，该读取电路通过插座与接口板连接，该读取电路的针数由插座数决定，插座数等于针数的二次方。主板为其串口总线提供驱动设备，驱动设备用于查询并解析通信板卡通
过串口总线上传来的参数信息。
21.每张通信板卡均配置一个单片机，单片机读取接口板上的gpio电平信号，获取该通信板卡当前所接入的接口板插座编号；单片机再读取接口板上gpio电平信号，获取该通信板卡当前所接入的板卡类型编号；单片机将所获取的插座编号与板卡类型编号整合在一条信息中，通过串口总线将该信息传递给主板，主板记录此信息，从而实现主板对通信板卡的识别。
22.主板具有与通信板卡数相同的串口总线，该串口总线通过接口板延伸至各插座，每条总线只与一个插座相连，第一条总线接入第一个插座的针脚为x与x 1，第二条总线接入第二个插座的针脚为x 2与x 3，依此类推，第n条总线接入第n个插座的针脚为x n与x n 1。
23.通信板卡上的针脚与接口板上的插座针脚进行一一对应地配置，从而将一个通信板卡所对应的通信线路扩展为与插座数目相同的扩展线路；当通信板卡与插座相连时，相应的扩展线路根据插座上的串行总线连接情况，实现通信板卡与插座的有效连接。当物理网网关开始数据通信时，其主板上的驱动设备根据每一条插座上的通信板卡类型，提供相应的数据处理方式，从而实现多种类型通信板卡混插通信。
24.所述的单片机采用stm32单片机。
25.所述的主板上的驱动设备，包括驱动程序。
26.所述的gpio电平信号，为根据其高低电平形成的1与0的编码，此编码即接口板插座的编码。
27.本发明提供一种接口插座设计和通信板卡插口设计方法，用于解决通信板卡混插的识别与数据传输，具体如下：网关内部结构为模块化设计，分为接口板，主板与通信板卡；
28.接口板提供标准化接插件插座，如图1所示，插座1提供给主板使用，其余插座可供通信板卡混插，插座数量可按实际设计数量为准，受主板扩展的串口总线数限制；
29.主板为系统板，提供扩展的串口总线，通过接口板与各通信板卡相连接；
30.通信板卡提供各自通信模组外，然后通过接口板与主板相连接，通信板卡个数为：接口板插座数-1。
31.主板与通信板卡上的插座针脚数一致，单个插座针k数由实际设计决定；
32.主板提供独立扩展总线，通信接口板，如图1中的总线1，连接每个插座的第1、2针；主板提供此总线的驱动，可查询并解析通信板卡上传来的参数信息。
33.每张通信板卡配置stm32单片机，并通过针脚1、2与主板总线1连接，如图2所示。
34.每个插座边上提供可供stm32单片机gpio读取的电路，如图3的gpio_2，此电路通过插座与接口板连接。gpio读取电路中的电平状态，根据高低电平形成1与0的编码，此编码即插座的编码，针数由插座数决定，插座数等于针数的二次方，4xgpio可支持16个插座，3xgpio可支持8个插座编码，
35.每张通信板卡配置stm32单片机，如图3所示；
36.单片机读取接口板上的gpio电平信号，获取当前所接入的插座编号；
37.通信板卡提供的提供可供stm32单片机gpio读取的电路如图3的gpio_1，单片机通过读取接口板上gpio电平信号，获取自身类型编号；
38.单片机将插座编号与板卡类型编号整合在一条信息中，通过总线将信号传递给主
板，主板解析并保存信息。
39.主板扩展出与通信板卡数相同的串口总线，并通过接口板延伸至各插座；
40.每条总线只与一个插座相连，如图1所示第一条通信总线(总线2)连接插座2，连接针脚如2所示为x&x 1；第二条通信总线(总线3)连接插座3，连接针脚如2所示为x 2&x 3，依次类推；
41.通信板卡上的针脚进行延伸电路设计，如图2所示，将一条通信线路扩展为与插座相当的线路；
42.当通信板卡与插座相连时，此扩展线路根据插座上的总线连接情况，实现有效连接。
43.当通信板卡与主板进行数据交互时，主板将根据不同板卡类型进行相应处理，包括配置信息，数据互传等。
44.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。