一种分离式标准化自组物联网节点架构的制作方法

1.本实用新型涉及物联网领域，尤其涉及一种分离式标准化自组物联网节点架构。


背景技术：

2.物联网目前在工业和农业领域应用广泛，通过物联网技术，可以将传感器、计算设备、执行设备互相连接，并具有通过网络传输数据的能力。在农业物联网领域，主要将传感器、执行器件作为物联网节点接入互联网。
3.常见的技术设计中，每个物联网节点有一个主控模块，一般为通用型控制芯片，该主控模块兼顾物联网通讯和节点具体功能。在实际的物联网项目中，物联网节点的具体功能有很多种类，导致物联网节点的主控模块也有很多种类，提升了系统管理复杂度。并且不同的物联网节点之间不存在任何互换性。
4.不同的物联网节点依据节点功能不同，控制难度也不相同，物联网通讯部分与控制部分代码存在耦合程度较高的现状，导致在部分物联网节点中，物联网通讯部分代码不得不进行一些修改和裁剪，以确保控制部分正常工作。不同版本的通讯代码导致整个网络的通讯稳定性存在隐患，且一旦出了问题难以排查。
5.基于此，本案由此提出。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种分离式标准化自组物联网节点架构，来解决通讯模块不一致带来的隐患和问题。
7.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
8.一种分离式标准化自组物联网节点架构，包括标准化自组网通讯模块、功能模块、电源与附属模块，所述电源与附属模块的输出端分别与标准化自组网通讯模块、功能模块的输入端连接，所述标准化自组网通讯模块与功能模块之间双向通讯连接。
9.进一步的，所述标准化自组网通讯模块与功能模块之间通讯遵循的帧格式依次包括1字节的标识位、2字节的数据长度、1字节的命令码、n字节的用户数据、1字节的校验码及1字节的标识码。
10.进一步的，所述标准化自组网通讯模块与功能模块之间通讯帧的数据采用小端表示方式。
11.进一步的，所述功能模块包括传感器或执行器或互联网通讯模块中的一种或多种。
12.本实用新型的优点在于：
13.1. 采用分体式标准化自组网物联网节点架构后，将物联网节点中的通讯部分与功能部分解耦，并将通讯和协议处理部分独立为标准化自组网通讯模块，使得在不同的物联网节点中，该部分模块的功能与软件代码可以设置成完全一致；
14.2. 通讯部分在调试、测试完成后，可以快速冻结定版，后续即使出现了新的物联
网节点，在通讯部分不需要额外的测试与开发，可以直接沿用，降低了整个系统的开发时间与开发成本；
15.3. 在现场测试与调试时，节点间的自组网通讯调试与功能调试可以拆分为独立步骤，当出现了某个节点无法通讯的故障时，也可以尝试将标准化自组网通讯模块互换测试，降低现场测试难度，进而降低部署成本。
附图说明
16.图1为分离式标准化自组物联网节点架构的示意图。
具体实施方式
17.以下结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。
18.本实施例提出一种分离式标准化自组物联网节点架构，如图1所示，包括标准化自组网通讯模块、功能模块、电源与附属模块，所述电源与附属模块的输出端分别与标准化自组网通讯模块、功能模块的输入端连接，所述标准化自组网通讯模块与功能模块之间双向通讯连接。
19.采用分体式标准化自组网物联网节点架构后，将物联网节点中的通讯部分与功能部分解耦，并将通讯和协议处理部分独立为标准化自组网通讯模块，在不同的物联网节点中，该部分模块的功能与软件代码可以做到完全一致。
20.功能模块在不同的物联网节点中，根据具体的需要会有多种形式，一般来说，功能模块有传感器、执行器、互联网通讯几类。标准化自组网通讯模块与功能模块之间通过数据总线相连，双方通过预先定义的内部协议通讯，实现功能模块与物联网之间的信息互通。具体协议如下：
21.通讯模块与控制通讯遵循的帧格式如下表：
22.标识位数据长度命令码用户数据校验码标识位1byte2byte1bytenbyte1byte1byte
23.（1）表中的标识位采用0x7e 表示，若校验位以及消息体中出现 0x7e，则要进行转义处理，转义规则定义如下：
24.0x7e 《——》 0x7d 后紧跟一个 0x02；
25.0x7d 《——》 0x7d 后紧跟一个 0x01；
26.转义处理过程如下：
27.发送消息时：消息封装——》计算并填充校验码——》转义；
28.接收消息时：转义还原——》验证校验码——》解析消息；
29.示例：发送一包内容为0x00 0x04 0x0f 0x7e 0x08 0x7d 0x16 的数据包，则经过封装得到0x7e 0x00 0x04 0x0f 0x7d 0x02 0x08 0x7d 0x01 0x16 0x7e；
30.（2）表中的数据长度表示将原始数据包转移还原后，去除标识位、数据长度、校验位后的长度；
31.示例：原始数据为0x7e 0x00 0x04 0x0f 0x7d 0x02 0x08 0x7d 0x01 0x16 0x7e；
32.转义还原为：0x00 0x04 0x0f 0x7e 0x08 0x7d 0x16；
33.其中，0x00 0x04为数据长度，代表后面0x0f 0x7e 0x08 0x7d为数据包有效数据，0x16为校验码；
34.（3）表中的校验码为从版本号到用户数据依次累加的累加和，然后取累加的低 8 位作为校验码；例如：累加和为 0x1388，则校验码为 0x88；
35.（4）表中的命令码用于标识本条数据的具体功能；
36.（5）表中的用户数据为命令码所需要的具体数据。
37.标准化自组网通讯模块与功能模块之间通讯帧的数据采用小端（little-endian）的表示方式。通讯指令包括读取设备描述、设置监测周期、启动/停止监测、读取应用值、下发命令码等。
38.标准化自组网通讯模块内有统一的执行程序，程序负责完成自组网协议处理，以支撑整个自组网物联网的运行。同时，标准化自组网通讯模块内执行程序中，有数据总线处理程序，该部分程序基于预先设定的协议，与功能模块通讯，通过读取设备描述，自动识别功能模块的具体功能与支持的指令码，并按照物联网运行要求，设置相应的监测周期，随后获取对应的应用值，或者下发动作指令。
39.这里需要说明的是，模块自组网的执行程序以及通讯协议的制定均为现有技术。
40.上述实施例仅用于解释说明本发明的构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种分离式标准化自组物联网节点架构，其特征在于：包括标准化自组网通讯模块、功能模块、电源与附属模块，所述电源与附属模块的输出端分别与标准化自组网通讯模块、功能模块的输入端连接，所述标准化自组网通讯模块与功能模块之间双向通讯连接。2.如权利要求1所述的一种分离式标准化自组物联网节点架构，其特征在于：所述标准化自组网通讯模块与功能模块之间通讯遵循的帧格式依次包括1字节的标识位、2字节的数据长度、1字节的命令码、n字节的用户数据、1字节的校验码及1字节的标识码。3.如权利要求1所述的一种分离式标准化自组物联网节点架构，其特征在于：所述标准化自组网通讯模块与功能模块之间通讯帧的数据采用小端表示方式。4.如权利要求1所述的一种分离式标准化自组物联网节点架构，其特征在于：所述功能模块包括传感器或执行器或互联网通讯模块中的一种或多种。

技术总结
本实用新型涉及物联网领域，尤其涉及一种分离式标准化自组物联网节点架构，包括标准化自组网通讯模块、功能模块、电源与附属模块，所述电源与附属模块的输出端分别与标准化自组网通讯模块、功能模块的输入端连接，所述标准化自组网通讯模块与功能模块之间双向通讯连接；优点为：采用分体式标准化自组网物联网节点架构后，将物联网节点中的通讯部分与功能部分解耦，并将通讯和协议处理部分独立为标准化自组网通讯模块，使得在不同的物联网节点中，该部分模块的功能与软件代码可以设置成完全一致。一致。一致。


技术研发人员：郝伦 杨程 叶源 李胜锋 赵宏光 张光新 潘如东 聂炎
受保护的技术使用者：哈工大机器人集团（杭州湾）国际创新研究院
技术研发日：2021.12.24
技术公布日：2022/6/3