CN107465608B - 基于NB-IoT的物联网多功能网关 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于NB‑IoT的物联网多功能网关设计，旨在解决在两种及以上无线或者有线传感通讯网络与NB‑IoT的通信问题。包括接口模块、转换模块、主控模块、NB‑IoT模组。接口模块，提供与其他无线或者有线传感网络的模块接口；转换模块，实现接口模块和主控模块的电平匹配与转换；主控模块，通过微处理器提供各通讯网络的协议适配、协议转换、数据处理；NB‑IoT模组，通过运营商基站接入通信网络与服务器通信。以微处理器为核心部件，通过标准可扩展接口连接其他网络模块，以总线方式建立其他网络之间的信息交换，并以NB‑IoT模组通过移动运营商基站与服务器进行通讯。
Description
技术领域
本发明涉及无线网关领域，尤其涉及到基于窄带物联网的多功能网关。
背景技术
无线传感网络是一种面向任务的无线自组织网络***，通常有若干数据汇聚节点构成。目前常用的用于无线组网的技术包括：Zigbee、WiFi、Bluetooth等短距离通信技术，LoRa,以及目前刚刚兴起的NB-IoT等广域网通信技术。不同的无线通信技术各具优势也同时具有使用中的局限性：LoRa在非授权频谱上进行传输，传输的可靠性、安全性不足以构建更大规模的物联网***；WIFI、Zigbee、Bluetooth等短距离通信技术，其实现的自组网覆盖力不强，且在运用中缺乏统一的运营和维护的标准。
随着NB-IoT的提出，一系列物联网问题得到解决方案。然而由于各种无线通信技术不同标准的终端不能互联，致使传统无线通信技术形成的自组网不能与NB-IoT进行通信。为解决上述问题，迫切需要一种可以同时连接一种或多种传统物联网***与NB-IoT的网关设备来灵活的适应当前日益复杂的物联网环境。
发明内容
针对背景技术中提出的问题，本发明提供一种适用于NB-IoT的物联网多功能网关设备，可以即时完成当前环境中的通信网络与NB-IoT网络的互联互通，拓展了串行网络通信范围。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种基于NB-IoT的物联网多功能网关，其中，所述网关包括：接口模块、转换模块、主控模块、NB-IoT模组；
所述接口模块，提供与无线或者有线传感网络的通讯模块接口；所述接口模块包括：485接口板、232接口板、CAN接口板、以太网接口、USB接口中的一个或多个以及指示灯模块，所述485接口板设置有485通道接口用来连接485网络，所述232接口板设置有232通道接口用来连接232网络，所述CAN接口板设置有CAN通道接口用来连接CAN网络，所述以太网接口用来与以太网通信，所述USB接口用来连接USB网络，所述485接口板或232接口板分别可用来连接Zigbee网络、Bluetooth网络、Wi-Fi网络；所述接口模块通过接口电路与转换模块相连，在连接不同网络的同时也用来完成接口保护；
所述转换模块，实现接口模块和主控模块的电平匹配与转换；所述转换模块包括：总线电平转换电路、串口扩展电路和时钟电路；所述转换模块通过总线电平转换电路与主控模块相连，用于拓展主控模块的串口并完成串口与各个总线的电平转换；
所述主控模块，通过微处理器提供各通讯网络的协议适配、协议转换、数据处理；所述主控模块是以所述微处理器为核心部件，还包括电源模块、数据存储模块和接口电路；
所述NB-IoT模组，通过运营商基站接入通信网络与服务器通信；所述NB-IoT模组为工作在授权频谱下，支持3GPP通讯协议的物联网通讯模组；所述NB-IoT模组包含SIM控制电路、RTC控制电路、电源供电电路；
所述网关以所述微处理器为核心部件，所述微处理器和多个标准可扩展接口相连接，可以连接一个或多个通讯网络；所述微处理器以总线的方式通过总线电平转换电路与各接口相连接；所述微处理器通过接口完成对数据的接收或者发送，所述微处理器根据接收到的数据的不同，对数据进行解析和封装，在主控模块中完成目标通讯网络通信协议的封装后，将封装完成的数据从NB-IoT模组通过移动运营商基站与服务器进行通讯或传送至其他目标网络；
所述接口模块接入的多个通讯模块与所述NB-IoT模组在所述微处理器的控制下组成内部通讯网络；所述内部通讯网络以所述微处理器为核心，所述通讯模块在所述微处理器控制下，可独立与NB-IoT模组双向通信；
所述内部通讯网络通过所述微处理器对所述通讯模块与NB-IoT模组的通讯进行协调，并在内部进行协议转换、数据处理；所述微处理器预先为每个通讯网络设置唯一标识，存储接口地址信息，根据所述地址信息轮询至查询端口是否有数据需要发送，若需要发送则在所述端口停留一定的时间t，在时间t内所述端口向所述微处理器发送符合接口网络通信协议的报文，所述微处理器接收到所述报文后，提取出有效数据载荷，所述有效数据载荷包括网络标识，解析数据帧读取第一个字节，获得源网络与目标网络的标识；通过标识调取协议处理方法，获得目的地址与源地址，并对提取出的数据帧进行封装，由所述微处理器将其发送至目标端口进行发送；
所述多个通讯模块在所述微处理器的控制下，也可以相互进行通讯，在通讯过程中，所有的数据流向由所述微处理器进行控制；根据在所述微处理器中设定不同的网络标识，设置数据帧的第一个字节为所述源网络标识与所述目标网络标识的结合，当所述微处理器接收到数据后，通过解析数据中第一个字节对当前数据进行目标网络协议的封装，封装后的数据通过目标端口发送至控制器中，与目标网络进行通讯。
优选的，所述接口模块中各个接口均可基于总线接口进行扩展，连接所述通讯模块；所述通讯模块之间通过所述内部通讯网络构成网状网络，所述网状网络是基于总线的令牌环网络，在物理结构上为总线结构，在逻辑上为环状；根据当前的接口连接总线，提供多个总线接口，其中一个接口连接一个控制器作为该令牌总线网络的主站，其余每一个接口连接外接网络的一个汇聚节点作为主机控制该多跳自组网，同时也作为该令牌总线网络的一个从站；在所述主站中定义通讯协议，控制网络的通讯和数据的收发，并将数据通过接口发送至网关内的总线控制器，完成协议的解析，在网关的应用层再次对数据进行目标协议的封装，传送至目标端口。
优选的，所述网关提供多种标准接口，可连接包括Zigbee、WiFi、Bluetooth、LoRa无线传感网络，以及PLC、RS485、RS232、CAN工业网络中的任意一个及以上的网络，将所述网络中的数据通过NB-IoT模组发送至服务器。
优选的，所述网关中的接口连接的自组网为多跳网络，接口上连接的为所述自组网的唯一的一个网络汇聚节点，定义为主机，其他为从机；所述主机为网络中的每台从机分配一个字节的地址标识符，并对设备的加入和退出进行管理；在通讯过程中所述从机向所述主机发送数据，所述主机将数据通过接口发送至所述网关内部；所述网关接口连接的LoRa网络可与所述网关中的无线射频芯片形成多信道的星型网络，接收各个节点发送的消息发送至网关内部对数据进行处理。
优选的， 所述主控模块搭载集成多种总线接口、低功耗STM32F系列单片机作为嵌入式处理器，通过串口连接NB-IoT模组。
优选的，所述总线电平转换电路连接所述主控模块，在电平转换后与扩展串口电路、RTC时钟电路进行连接；所述扩展串口电路通过所述微处理器SPI总线接口连接异步收发器扩展出4路串行接口，连接485接口电路；采用所述微处理器中一个串口连接一个集成了CAN接口控制器的从处理器，用来连接CAN总线接口电路，并连接异步收发器扩展出232接口；
优选的，所述485接口板与所述主控模块485接口电路连接，采用防雷击、支持多节点的单电源隔离型芯片ADM2587，且该芯片受控于所述主控模块上的485接口电路；所述CAN接口板与所述主控模块CAN接口电路连接，CAN控制器和CAN总线收发器连接，其中CAN总线收发器受控于所述主控模块上的CAN接口电路；各个通道前置有二级防护电路对接口进行保护；通过接口板，用户可根据当前环境中的网络自主选择接口接入。
优选的，所述电源模块采用16V、5V电源设计分别为各部分供电。
本发明在满足传统物联网网络之间通信的基础上提出了一种解决传统自组网与NB-IoT通信问题的设备方案，解决了传统组网中通信距离短、安全性差的问题，该方案中集成了NB-IoT模组，提供多个标准可扩展接口，提出了USB接口直连、485接口直连、CAN通道直连和232接口直连以及总线结构网络接入方案，可同时让一种或多种传统网络通过NB-IoT模块连接电信网络与用户端服务器进行通信，基于以上，用户可根据实际已有自组网的接口情况和通信方式对连接方式进行自主选择。另外，通讯模块与NB-IoT模组进行协议转换、数据处理，可以即时完成当前环境中的通信网络与NB-IoT网络的互联互通。
附图说明
图1为本发明的总体架构图。
图2为本发明的电路原理框图。
图3为本发明的扩展电路图。
图4为本发明的接口网络拓展图。
图5为本发明处理器程序流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
下面通过具体实施方式对本发明的总体架构、电路设计方案以及程序工作流程给出进一步的说明。
实施例一
该网关采用三层模型，分别包括连接层、核心层以及广域网通信层。其中连接层用来连接环境中其他自组网网络，使其接入网关并与核心层进行通信；核心层，连接了连接层与广域网通信层，在该层内对从连接层和广域网通信层接收到的数据进行协议融合、协议转换、数据处理；广域网连接层负责接入电信网络，与服务器进行通信。
如图1所示，适用于NB-IoT(窄带物联网)的物联网多功能网关由接口模块、转换模块、主控模块、NB-IoT模组组成；提供了一个可扩展的USB主机接口、以太网接口、4个485接口，2个232接口以及CAN接口，可以实现以太网、USB总线网络、485总线网络、CAN总线网络、NB-IoT网络两两之间相互的通信。
在该网关主控模块中，搭载集成多种总线接口、低功耗STM32L0系列单片机作为嵌入式处理器，通过串口连接NB-IoT模组，包含USB网络接口电路，提供USB主机接口；NB-IoT模块通过串口与微处理器连接，内部包含SIM控制电路、RTC控制电路、3.8V电源供电电路。
主控模块包括扩展串口电路、总线电平转换电路、RTC时钟电路；总线电平转换电路连接主控模块，在电平转换后与扩展串口电路、RTC时钟电路进行连接；扩展串口电路采用异步收发器MAX14380扩展4路232串行接口，并通过MAX14840连接485接口电路；采用主处理器中UART连接另一包含CAN控制器的单片机作为从处理器，用来扩展CAN总线接口电路和232接口电路，避免CAN总线的缓存与USB接口缓存区冲突。
转换模块包括扩展串口电路、总线电平转换电路、RTC时钟电路；接口模块包括232接口板、485接口板、CAN总线接口板、以太网接口板以及指示灯接口板，用来完成接口的扩展和保护，也为适用时其他通讯网络的接入提供了选择。232接口板通过主控模块中扩展串口电路得到，包括2个232通道，受控于主控模块上232接口电路；485接口板与主控模块485接口电路连接，采用防雷击、支持多节点的单电源隔离型芯片ADM2587，且该芯片受控于主控模块上的485接口电路，一个接口板集成2个485通道；CAN接口板与主控模块CAN接口电路连接，CAN控制器和CAN总线收发器连接，其中CAN总线收发器受控于主控模块上的CAN接口电路，每块接口板集成2个CAN通道；通过接口板，用户可根据当前环境中的网络自主选择接口接入。各个接口板中集成多个标准可扩展接口通道;其中主控板通过总线电平转换电路与转换模块相连，接口模块通过内部的各个接口板与主控模块中的接口电路相连，并受控于主控模块。具体如图2所示。
CAN总线接口与232接口扩展电路选用的单片机采用STM32L0系列处理器，在该处理器中可以完成CAN总线传输协议与232传输协议的封装与解析，在接收到接口传送的数据后，对有效数据进行提取后通过串口及时传送至网关主处理器。处理器与主处理器保持同步通信。电源模块外接16V、5V电源，同时内置DC-DC电源模块、线性稳压器为***中各部分供电。
在实施中选取STM32L0R8T6作为主处理器，通过UART1连接BC95，通过单片机中DM、DP、USBOE、USB_CRS_SYNC、VDD_USB连接USB接口电路；通过USART2连接总线电平转换电路。
在实施中采用异步收发器MAX14380与处理器中SPI总线相连扩展4路串行接口,接口电路如图3所示，并将其中两路串行接口连接MAX14840转换为485接口电路,；采用STM32F系列单片机与主处理器中UART连接，用来扩展出CAN接口电路和232接口电路；
在实施中232接口板通过转换模块中从处理器扩展串口电路得到，包括2个232通道，受控于从处理器上232接口电路；485接口板与主控模块485接口电路连接，采用防雷击、支持多节点的单电源隔离型芯片ADM2587，且该芯片受控于主控模块上的485接口电路，一个接口板集成2个485通道；CAN接口板与主控模块CAN接口电路连接，CAN控制器和CAN总线收发器连接，其中CAN总线收发器受控于主控模块上的CAN接口电路，每块接口板集成2个CAN通道；
在实施中，硬件上各个网络模块可独立连接至接口中，在接口所对应的USB总线或485总线或CAN总线上可分别通过处理器与NB-IoT模块通信，也可两两之间互相通信。连接在该总线上的各个网络通讯模块以处理器为中心，向处理器发送数据，通过处理器进行协议融合、协议转换、数据处理后，发送至目标通信网络，在NB-IoT网络中，数据将通过电信网络发送至服务器。其中接口模块中各个接口均可基于当前总线接口进行扩展，连接各种通讯模块。各种通讯模块之间通过所述内部通讯网络构成网状网络，该网络根据当前的接口连接总线，提供多个总线接口，其中一个接口连接一个控制器作为该令牌总线网络的主站，其余每一个接口连接外接网络的一个汇聚节点作为主机控制该多跳自组网，同时也作为该令牌总线网络的一个从站。在主站中定义通讯协议，控制网络的通讯和数据的收发，并将数据通过接口发送至网关内的总线控制器，完成协议的解析，在网关的应用层再次对数据进行目标协议的封装，传送至目标端口。
网关提供的标准接口可连接包括Zigbee、WiFi、Bluetooth、LoRa等无线传感网络，以及PLC、RS485、RS232、CAN等工业网络中的任意一个及以上的网络。Zigbee模块、LoRa模块支持串口通信，可连接232、485接口；蓝牙模块、WIFI模块支持USB口、串口；其它常用于工业网络中的通信模块均支持485接口或者CAN接口；Zigbee、蓝牙等自组网为多跳网络，接口上连接的为该自组网的唯一的一个网络汇聚节点，定义为主机，其他为从机。该主机为网络中的每台从机分配一个字节的地址标识符，并对设备的加入和推出进行管理，在通讯过程中将从机向主机发送数据通过接口发送至网关内部；LoRa网络通过该网关接口连接无线射频芯片与环境中LoRa通讯节点形成多信道的星型网络，接收各个节点发送的消息发送至网关内部对数据进行处理。网络模块可形成自组网通过接口以有线或者无线的方式连接至接口中，与包括NB-IoT在内的网络，以处理器为中心，向处理器发送数据，通过处理器进行协议融合、协议转换、数据处理后，实现两两之间互相通信。具体通信过程通过下述方式实现：
在处理器中为每个网络定义网络标识ID，以F为NB-IoT网络，E为RS232网络，D为RS485网络，C为CAN总线网络，B为USB网络，A为Zigbee网络，9为Bluetooth网络，8为Wi-Fi网络，7为LoRa网络。在各个网络中，定义数据帧的第一个字节为0x+源网络标识+目标网络标识。
以各网络模块与NB-IoT网络通信为例，当处理器从端口接收到报文时，读取数据帧中的第一个字节，处理器根据数据帧中携带的控制信息，当收到数据的第一个字节为0xef时，数据由RS232转换为NB-IoT，当收到第一个字节为0xdf时由RS485转为NB-IoT，当收到第一个字节为0xcf时由CAN转为NB-IoT，当收到第一个字节为0xbf时由USB转为NB-IoT，当收到第一个字节为0xaf时由Zigbee转为NB-IoT，当收到第一个字节为0x9f时由Bluetooth转为NB-IoT，当收到第一个字节为0x8f时由Wi-Fi转为NB-IoT，当收到第一个字节为0x7f时由LoRa转为NB-IoT，反之则是由NB-IoT转为其目的通讯网络。
处理器根据源网络标识对报文进行解析，提取出有效数据，处理器从中读取目的地址；根据目标网络标识，将数据帧用目标网络通信协议封装为报文，由处理器将封装好的数据帧送到目的地址端口，完成两个网络间的通信。
在网络的通信过程中，采用轮询、限时的方式来控制接口对数据的发送和接收，使得在一个时间段里只有一组网络在工作，避免冲突。在网络初始化时，每个连接组网网络的接口向处理器发送自己的地址信息，处理器将它们形成链表，每次按照链表对各个端口进行轮询是否有数据需要发送。每隔一段时间对链表进行刷新，更新信息。在查询中，若当前端口有数据需要发送，则在当前端口处停留一定周期的时间接收数据，对数据进行处理，计时结束后从当前位置，根据链表对后面的接口进行遍历。
软件上，提前在处理器中写入配置信息，并设置网络标识：以F为NB-IoT网络，E为RS232网络，D为RS485网络，C为CAN总线网络，B为USB网络，A为Zigbee网络，9为Bluetooth网络，8为Wi-Fi网络，7为LoRa网络；在各个网络模块中定义其传输的数据帧格式。
工作过程中，主处理器的工作流程可细分为以下几个步骤，具体流程如图5所示：
1、设备上电，***进行初始化，接入网络模块的接口向处理器发送自身的地址，处理器将其写入链表中保存，并从E2PROM中读取配置信息，对网络连接状态进行检查，以及***中基本状态量进行配置。
2、处理器根据保存的链表信息对每个有网络模块接入的接口采用“轮询制”进行检查，并记录更新轮询次数m：
1)若当前接口没有数据需要发送，询问链表中下一接口；
2)若当前接口有数据需要发送，定时器开始t=nT（n为认为设定常量，T为处理器每进行一次报文解析、封装、发送的处理周期）的计时，处理器开始对数据进行处理:
a)处理器接收到数据帧，从第一个字节辨识目标网络标识与源网络标识。
b)根据源网络标识解析报文，提取主要数据，读取目的地址；根据目标网络标识对当前数据帧用目标网络通信协议进行封装；
c)将封装好的数据帧发送至目的地址所对应得端口，并从目标网络获取确认接收报文。
计时结束后，判断当前端口是否是链表中最后一个端口地址，若是，则更新m的值；若否，则处理器从当前位置对链表中下一接口进行询问。
3、当m到达一定的数值后，对***执行一次更新操作，判断是否有新的接口加入进链表。***基本状态量回到初始值。
如图4所示，各个接口可以在当前的状态下完成扩展。USB接口可以通过集线器完成扩展；CAN接口、485接口、232接口可以利用总线进行扩展。扩展后的接口可以连接不同的通讯模块，形成一个独立的令牌网络。具体实现方式如下：
根据当前的接口连接总线，提供多个总线接口，其中一个接口连接一个控制器作为该令牌总线网络的主站，在主站中定义通讯协议，控制网络的通讯和数据的收发，并将数据通过接口发送至网关内的总线控制器。其余接口根据需求连接外接网络的一个汇聚节点作为主机控制该多跳自组网，同时也作为该令牌总线网络的一个从站。网络在物理上为总线结构，在逻辑上为令牌环网，实现了各个模块同网关内部处理器的数据收发。
各通信网络互相独立存在，网络间任意两个的通信可通过操作手动进行选择，选择结果以及工作状态通过指示灯进行显示。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种基于NB-IoT的物联网多功能网关，其特征在于，所述网关包括：接口模块、转换模块、主控模块、NB-IoT模组；
所述接口模块，提供与无线或者有线传感网络的通讯模块接口；所述接口模块包括：485接口板、232接口板、CAN接口板、以太网接口、USB接口中的一个或多个以及指示灯模块，所述485接口板设置有485通道接口用来连接485网络，所述232接口板设置有232通道接口用来连接232网络，所述CAN接口板设置有CAN通道接口用来连接CAN网络，所述以太网接口用来与以太网通信，所述USB接口用来连接USB网络，所述485接口板或232接口板分别可用来连接Zigbee网络、Bluetooth网络、Wi-Fi网络；所述接口模块通过接口电路与转换模块相连，在连接不同网络的同时也用来完成接口保护；
所述转换模块，实现接口模块和主控模块的电平匹配与转换；所述转换模块包括：总线电平转换电路、串口扩展电路和时钟电路；所述转换模块通过总线电平转换电路与主控模块相连，用于拓展主控模块的串口并完成串口与各个总线的电平转换；
所述主控模块，通过微处理器提供各通讯网络的协议适配、协议转换、数据处理；所述主控模块是以所述微处理器为核心部件，还包括电源模块、数据存储模块和接口电路；
所述NB-IoT模组，通过运营商基站接入通信网络与服务器通信；所述NB-IoT模组为工作在授权频谱下，支持3GPP通讯协议的物联网通讯模组；所述NB-IoT模组包含SIM控制电路、RTC控制电路、电源供电电路；
所述网关以所述微处理器为核心部件，所述微处理器和多个标准可扩展接口相连接，可以连接一个或多个通讯网络；所述微处理器以总线的方式通过总线电平转换电路与各接口相连接；所述微处理器通过接口完成对数据的接收或者发送，所述微处理器根据接收到的数据的不同，对数据进行解析和封装，在主控模块中完成目标通讯网络通信协议的封装后，将封装完成的数据从NB-IoT模组通过移动运营商基站与服务器进行通讯或传送至其他目标网络；
所述接口模块接入的多个通讯模块与所述NB-IoT模组在所述微处理器的控制下组成内部通讯网络；所述内部通讯网络以所述微处理器为核心，所述通讯模块在所述微处理器控制下，可独立与NB-IoT模组双向通信；
所述内部通讯网络通过所述微处理器对所述通讯模块与NB-IoT模组的通讯进行协调，并在内部进行协议转换、数据处理；所述微处理器预先为每个通讯网络设置唯一标识，存储接口地址信息，根据所述地址信息轮询至查询端口是否有数据需要发送，若需要发送则在所述端口停留一定的时间t，在时间t内所述端口向所述微处理器发送符合接口网络通信协议的报文，所述微处理器接收到所述报文后，提取出有效数据载荷，所述有效数据载荷包括网络标识，解析数据帧读取第一个字节，获得源网络与目标网络的标识；通过标识调取协议处理方法，获得目的地址与源地址，并对提取出的数据帧进行封装，由所述微处理器将其发送至目标端口进行发送；
所述多个通讯模块在所述微处理器的控制下，也可以相互进行通讯，在通讯过程中，所有的数据流向由所述微处理器进行控制；根据在所述微处理器中设定不同的网络标识，设置数据帧的第一个字节为所述源网络标识与所述目标网络标识的结合，当所述微处理器接收到数据后，通过解析数据中第一个字节对当前数据进行目标网络协议的封装，封装后的数据通过目标端口发送至控制器中，与目标网络进行通讯。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的物联网多功能网关，其特征在于，所述接口模块中各个接口均可基于总线接口进行扩展，连接所述通讯模块；所述通讯模块之间通过所述内部通讯网络构成网状网络，所述网状网络是基于总线的令牌环网络，在物理结构上为总线结构，在逻辑上为环状；根据当前的接口连接总线，提供多个总线接口，其中一个接口连接一个控制器作为令牌总线网络的主站，其余每一个接口连接外接网络的一个汇聚节点作为主机控制多跳自组网，同时也作为该令牌总线网络的一个从站；在所述主站中定义通讯协议，控制网络的通讯和数据的收发，并将数据通过接口发送至网关内的总线控制器，完成协议的解析，在网关的应用层再次对数据进行目标协议的封装，传送至目标端口。
3.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的物联网多功能网关，其特征在于，所述网关提供多种标准接口，可连接包括Zigbee、WiFi、Bluetooth、LoRa无线传感网络，以及PLC、RS485、RS232、CAN工业网络中的任意一个及以上的网络，将所述网络中的数据通过NB-IoT模组发送至服务器。
4.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的物联网多功能网关，其特征在于，所述网关中的接口连接的自组网为多跳网络，接口上连接的为所述自组网的唯一的一个网络汇聚节点，定义为主机，其他为从机；所述主机为网络中的每台从机分配一个字节的地址标识符，并对设备的加入和退出进行管理；在通讯过程中所述从机向所述主机发送数据，所述主机将数据通过接口发送至所述网关内部；所述网关接口连接的LoRa网络可与所述网关中的无线射频芯片形成多信道的星型网络，接收各个节点发送的消息发送至网关内部对数据进行处理。
5.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的物联网多功能网关，其特征在于，所述主控模块搭载集成多种总线接口、低功耗STM32F系列单片机作为嵌入式处理器，通过串口连接NB-IoT模组。
6.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的物联网多功能网关，其特征在于，所述总线电平转换电路连接所述主控模块，在电平转换后与扩展串口电路、RTC时钟电路进行连接；所述扩展串口电路通过所述微处理器SPI总线接口连接异步收发器扩展出4路串行接口，连接485接口电路；采用所述微处理器中一个串口连接一个集成了CAN接口控制器的从处理器，用来连接CAN总线接口电路，并连接异步收发器扩展出232接口。
7.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的物联网多功能网关，其特征在于，所述485接口板与所述主控模块485接口电路连接，采用防雷击、支持多节点的单电源隔离型芯片ADM2587，且该芯片受控于所述主控模块上的485接口电路；所述CAN接口板与所述主控模块CAN接口电路连接，CAN控制器和CAN总线收发器连接，其中CAN总线收发器受控于所述主控模块上的CAN接口电路；各个通道前置有二级防护电路对接口进行保护；通过接口板，用户可根据当前环境中的网络自主选择接口接入。
8.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的物联网多功能网关，其特征在于，所述电源模块采用16V、5V电源设计分别为各部分供电。
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