CN208739136U - 通信模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通信模块，包括：标准串行总线接口，用于接入设备；远程通信单元，用于与服务器建立远程通信连接，负责设备与服务器的数据交互；微控制单元，分别连接所述标准串行总线接口和远程通信单元，用于将服务器下发的指令转化成设备可执行的指令，以及启动第一定时器实时从设备以及通信模块获取运行状态数据，将获取的数据封装成远程通信单元的通信协议中规定的格式后上传到所述服务器。本实用新型可以兼容各种设备，克服了现有的wifi通信模块配合4G无线路由器方案的通信距离和通信数量的缺陷；进一步地，远程通信单元采用标准的接线方式和标准的通信协议，让开发设计和测试对接更加简单和快速；增加可擦写的flash，可实现代码的远程升级。

Description

通信模块

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种通信模块。

背景技术

目前设备与外界之间的通信方案中，比较普遍的方案是，一个区域内有一台4G无线路由器，整个区域内的每一台机器设备上面安装有wifi通信模块，每一台机器设备通过自身的wifi通信模块连接4G无线路由器，然后通过4G无线路由器与外界进行通信和数据传输。这种通讯方案中，可连接的设备台数受4G无线路由器配置影响，想要支持更多的设备必须使用企业级路由器等高配置的路由器，而且wifi连接的距离只能在10米以内，超过10米信号将变弱，且穿透能力比较差。

另外，这种通信模块是针对特定的设备设计和开发的，通信接口和设备匹配，如果需要对接到其他设备，PCB板需要重新设计和开发。而且通信协议与设备匹配，即使在不同的设备上使用相同的通信方式，通信协议也需要进行调整。另外，通信模块中只有单片机有存储空间，存储空间相对较小，一般的数据传输速率也比较低，基本在9600bit/s以下，无法支持远程更新程序。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种通信模块。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种通信模块，包括：

标准串行总线接口，用于接入设备；

远程通信单元，与服务器远程通信连接；

微控制单元，分别连接所述标准串行总线接口和远程通信单元，用于对所述设备与所述服务器之间传递的数据进行中间处理，并通过所述标准串行总线接口和远程通信单元实现所述设备与所述服务器之间的数据传递；

存储芯片，连接至所述微控制单元，用于存储所述远程通信单元所接收的来自服务器的升级文件，并将所述升级文件推送至所述微控制单元运行以实现所述通信模块的远程升级。

优选的，所述存储芯片为flash。

优选的，所述串行总线接口包括标准的485通信接口。

优选的，所述485通信接口包括一对485通信A引脚、一对GND引脚、一对485通信B引脚。

优选的，所述微控制单元包括RS-485收发电路、单片机及其***电路，所述RS-485收发电路包括RS-485收发器，所述RS-485收发器的接收数据的端口经由电阻连接至所述单片机的串行数据的接收脚，所述RS-485收发器的发送数据的端口经由电阻连接至所述单片机的串行数据的发送脚，所述RS-485收发器的接收数据的允许脚、发送数据的允许脚共接后经由电阻连接至所述单片机的控制串行数据收发功能的引脚，所述RS-485收发器的485差分信号的正向端经由电阻连接所述一对485通信A引脚，所述RS-485收发器的485差分信号的反向端经由电阻连接所述一对485通信B引脚，所述RS-485收发器的电源端接第一电源，所述RS-485收发器的接地端接地。

优选的，所述远程通信单元包括SIM卡以及2G或4G的通信模组。

优选的，所述SIM卡插接于一个SIM卡卡座上，所述SIM卡卡座的SIM信号检测脚连接至所述微控制单元中的单片机，所述通信模组经由一个通信模组电源控制电路连接至所述微控制单元的单片机，所述通信模组电源控制电路包括第一三极管和第一MOS管，所述第一MOS管的漏接连接第一电源，所述第一三极管的集电极经由电阻连接至第一MOS管的漏极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极和发射极之间连接有电阻，所述第一三极管的基极经由电阻连接所述单片机的控制通信模组工作的引脚，所述第一MOS管的源极经由电容接地，所述第一MOS管的源极还连接至所述通信模组的电源脚。

优选的，所述通信模块还包括：

电源接口，用于给电源管理单元接入外部电源；

电源管理单元，用于给所述通信模块中的所有需要供电的器件提供相应的供电电源；

供电继电器控制口，与所述微控制单元连接，用于接入所述设备的电源，所述微控制单元可通过控制与所述供电继电器控制口连接的供电继电器的通断以控制整个所述设备是否上电工作。

优选的，所述电源管理单元包括开关稳压芯片，所述电源接口的正电源脚通过一二极管连接所述开关稳压芯片的输入脚，所述开关稳压芯片用于输出第一电源；所述供电继电器控制口通过一供电继电器控制电路连接所述微控制单元中的单片机；

所述供电继电器控制电路包括所述供电继电器、第二三极管，所述第二三极管的基极经由电阻连接至所述单片机的控制继电器的引脚，所述第二三极管的基极和发射极之间连接有电阻，所述第二三极管的发射极接地，所述供电继电器的线圈的一端连接所述第二三极管的集电极、另一端接地，所述供电继电器的公共触点连接所述供电继电器控制口的2、3脚，所述供电继电器的常开触点连接所述供电继电器控制口的1脚，所述供电继电器的常闭触点连接所述供电继电器控制口的4脚。

优选的，所述微控制单元包括看门狗电路，所述看门狗电路用于在程序出现死循环导致看门狗电路中的计数器达到最大值时，控制通信模块重启。

本实用新型的通信模块，具有以下有益效果：本实用新型的通信模块提供标准串行总线接口接入设备，通过远程通信单元与服务器通信连接，微控制单元负责设备和服务器之间的中间衔接工作，因此可以兼容各种设备，每个设备可通过通信模块单独与服务器通信，克服了现有的wifi通信模块配合4G无线路由器方案的通信距离和通信数量的缺陷；通信模块中增加存储芯片存储升级文件，从而实现代码的远程升级；进一步地，远程通信单元采用485通信方式，采用标准的接线方式和标准的通信协议，让开发设计和测试对接更加简单和快速；看门狗电路当通信出现中断或程序出现死循环时让通信模块自动重启，极大的提升了程序的持续运行能力。

附图说明

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本实用新型通信模块的结构示意图；

图2是一个具体实施例中提供的微控制单元相关的电路图；

图3是一个具体实施例中提供的远程通信单元相关的电路图；

图4是一个具体实施例中提供的电源管理单元相关的电路图；

图5是一个具体实施例中提供的供电继电器控制电路相关的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本实用新型的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

本实用新型总的思路是，构造一种通信模块，包括：标准串行总线接口，用于接入设备；

远程通信单元，与服务器远程通信连接；微控制单元，分别连接所述标准串行总线接口和远程通信单元，用于对所述设备与所述服务器之间传递的数据进行中间处理，并通过所述标准串行总线接口和远程通信单元实现所述设备与所述服务器之间的数据传递；存储芯片，连接至所述微控制单元，用于存储所述远程通信单元所接收的来自服务器的升级文件，并将所述升级文件推送至所述微控制单元运行以实现所述通信模块的远程升级。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1，一个具体的实施例中，通信模块200包括：

标准串行总线接口201，用于接入设备100，通信模块200和设备100之间的所有交互都是经由标准串行总线接口201。

远程通信单元203，与服务器300远程通信连接，通信模块200和服务器300之间的所有交互都是经由远程通信单元203。

微控制单元202，分别连接所述标准串行总线接口201和远程通信单元203，用于对所述设备100与所述服务器300之间传递的数据进行中间处理，并通过所述标准串行总线接口201和远程通信单元203实现所述设备100与所述服务器300之间的数据传递。需要说明的是，微控制单元202执行的中间处理所基于的算法可以直接采用现有的方法，比如将所述服务器300下发的指令转化成所述设备100可执行的指令，完全参照现有的基于WIFI的方案中的数据处理方法。同理，实时从所述设备100以及所述通信模块200获取运行状态数据，将获取的数据封装成远程通信单元203的通信协议中规定的格式后上传到所述服务器300，也是可以完全参照现有的基于WIFI的方案中的数据处理方法，本是实用新型并不依赖于对算法的改进。

存储芯片204，连接微控制单元202，用于存储所述远程通信单元203所接收的来自服务器300的升级文件，并将所述升级文件推送是至所述微控制单元203运行以实现所述通信模块的远程升级。

电源管理单元205，用于给所述通信模块中的所有需要供电的器件提供相应的供电电源。

电源接口206，连接电源管理单元205，用于给电源管理单元205接入外部电源，电源管理单元205可将该外部电源进行相应的转换后给所述通信模块中的所有需要供电的器件提供相应的供电电源。

供电继电器控制口207，连接微控制单元202，用于接入所述设备100的电源，所述微控制单元202可通控制与所述供电继电器控制口207连接的供电继电器的通断以控制整个所述设备100是否上电工作。

在一个具体的实施例中，所述微控制单元202还用于通过定时器定时巡查从所述服务器300下发的请求响应数据，当预设时间内没有接受到数据时，控制通信模块重启。

在一个具体的实施例中，所述微控制单元202包括看门狗电路，所述看门狗电路用于在程序出现死循环导致看门狗电路中的计数器达到最大值时，控制通信模块重启。

优选的，微控制单元202包括单片机。

优选的，所述存储芯片204为flash。

优选的，所述远程通信单元203包括SIM卡以及2G或4G的通信模组，摆脱了wifi模组通信距离的限制。

优选的，所述串行总线接口204包括标准的485通信接口，标准的接线方式和标准的通信协议，让开发设计和测试对接更加简单和快速。具体的，所述485通信接口包括一对485通信A引脚、一对GND引脚、一对485通信B引脚，当设备需要接入时，按照标准的接口定义接线，即可简易完成设备与本实用新型的通信模块的硬件对接。所述485通信接口采用串口485半双工通讯方式，波特率采用115200bit/s，数据帧格式采用hex16进制，每一个数据拆分成两组先后发送，数据间隔200ms一帧。

参考图2，存储芯片204采用的是型号为W25Q16的带双倍SPI和四倍SPI接口的8M-bit,16M-bit和32M-bit的串行Flash存储器U2。所述微控制单元具体包括：RS-485收发电路、型号为STM32F103C8T6的单片机U1及其***电路。其中，所述RS-485收发电路包括型号为MAX3082的RS-485收发器U3。所述485通信接口JP2包括一对485通信A引脚、一对GND引脚、一对485通信B引脚

收发器U3的接收数据的端口RO经由电阻R6连接至所述单片机U1的串行数据的接收脚USART1_RX，收发器U3的发送数据的端口DI经由电阻R7连接至所述单片机U1的串行数据的发送脚USART1_TX，收发器U3的接收数据的允许脚RE、发送数据的允许脚DE共接后经由电阻R11连接至所述单片机U1的控制串行数据收发功能的引脚USART1_CK，收发器U3的485差分信号的正向端A经由电阻R4连接接口JP2的一对485通信A引脚，收发器U3的485差分信号的反向端B经由电阻R8连接接口JP2的一对485通信B引脚，电阻R3、R5、R10依次串接于第一电源3V3和地之间，收发器U3的正向端A还连接于R3和R5之间，收发器U3的反向端B还连接于R5和R10之间，正向端A还经由双向稳压二极管D3接地，反向端B还经由双向稳压二极管D4接地，收发器U3的电源端VCC接第一电源3V3，收发器U3的接地端GND接地。

参考图3，所述远程通信单元包括SIM卡以及型号为高通9X07的4G通信模组U5，具体的，所述SIM卡插接于一个SIM卡卡座J3上，卡座J3的SIM信号检测脚也即7脚连接至单片机U1的19脚，所述通信模组U5经由一个通信模组电源控制电路连接至单片机U1。

具体的，所述通信模组电源控制电路包括第一三极管Q5和第一MOS管Q6，所述第一MOS管Q6的漏接连接第一电源3V3，所述第一三极管Q5的集电极经由电阻R32连接至第一MOS管Q6的漏极，所述第一三极管Q5的发射极接地，所述第一三极管Q5的基极和发射极之间连接有电阻R31，所述第一三极管Q5的基极经由电阻R30连接所述单片机U1的控制通信模组工作的18引脚，所述第一MOS管Q6的源极经由多个并联的电容C21-C24接地，所述第一MOS管Q6的源极还连接至所述通信模组U5的电源脚VBAT。另外，通信模组U5的上电控制引脚POWER_ON以及复位引脚RESET_IN，分别对应的通过Q4、Q3连接单片机U1的相应引脚。通过控制Q5、Q6、Q4的状态，即可控制通信模组U5的工作，通过控制Q3即可控制的状态，即可控制通信模组U5的复位。

参考图4，所述电源管理单元包括开关稳压芯片U4，电源接口206具体为包括正电源脚和负电源脚的接口JP1，接口JP1的正电源脚通过一二极管D5连接所述开关稳压芯片U4的IN输入脚，接口JP1的负电源脚连接所述开关稳压芯片U4的GND接地脚。所述开关稳压芯片U4用于输出第一电源3V3。具体的，芯片U4的BST脚通过电容C4连接SW脚，SW脚经由电感L1后输出第一电源3V3。

参考图5，所述供电继电器控制口的数量为两个，具体为具有1-5脚的接口P1和P2。接口P1通过一供电继电器控制电路连接单片机的25脚，接口P2通过一供电继电器控制电路连接单片机的26脚。下面仅以接口P1所连接的供电继电器控制电路进行说明。供电继电器控制电路包括供电继电器K1、第二三极管Q2，所述第二三极管Q2的基极经由电阻R28连接至所述单片机U1的控制继电器的25号引脚，所述第二三极管Q2的基极和发射极之间连接有电阻R18，所述第二三极管Q2的发射极接地，所述供电继电器的线圈的一端连接所述第二三极管Q2的集电极、另一端接地，所述供电继电器的公共触点连接所述接口P1的2、3脚，所述供电继电器的常开触点连接接口P1的1脚，所述供电继电器的常闭触点连接接口P1的4脚。单片机U1通过控制Q2的状态，即可控制供电继电器的线圈是否供电，进而控制供电继电器的公共触点与常开触点还是常闭触点吸合，最终可以控制与接口P1连接的设备电源的通断。

综上所述，本实用新型的通信模块，具有以下有益效果：本实用新型的通信模块提供标准串行总线接口接入设备，通过远程通信单元与服务器通信连接，微控制单元负责设备和服务器之间的中间衔接工作，因此可以兼容各种设备，每个设备可通过通信模块单独与服务器通信，克服了现有的wifi通信模块配合4G无线路由器方案的通信距离和通信数量的缺陷；通信模块中增加存储芯片存储升级文件，从而实现代码的远程升级；进一步地，远程通信单元采用485通信方式，采用标准的接线方式和标准的通信协议，让开发设计和测试对接更加简单和快速；看门狗电路当通信出现中断或程序出现死循环时让通信模块自动重启，极大的提升了程序的持续运行能力。

这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、算法、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、算法、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种通信模块，其特征在于，包括：

标准串行总线接口，用于接入设备；

远程通信单元，与服务器远程通信连接；

微控制单元，分别连接所述标准串行总线接口和远程通信单元，用于对所述设备与所述服务器之间传递的数据进行中间处理，并通过所述标准串行总线接口和远程通信单元实现所述设备与所述服务器之间的数据传递；

存储芯片，连接至所述微控制单元，用于存储所述远程通信单元所接收的来自服务器的升级文件，并将所述升级文件推送至所述微控制单元运行以实现所述通信模块的远程升级。

2.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于，所述存储芯片为flash。

3.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于，所述串行总线接口包括标准的485通信接口。

4.根据权利要求3所述的通信模块，其特征在于，所述485通信接口包括一对485通信A引脚、一对GND引脚、一对485通信B引脚。

5.根据权利要求4所述的通信模块，其特征在于，所述微控制单元包括RS-485收发电路、单片机及其***电路，所述RS-485收发电路包括RS-485收发器，所述RS-485收发器的接收数据的端口经由电阻连接至所述单片机的串行数据的接收脚，所述RS-485收发器的发送数据的端口经由电阻连接至所述单片机的串行数据的发送脚，所述RS-485收发器的接收数据的允许脚、发送数据的允许脚共接后经由电阻连接至所述单片机的控制串行数据收发功能的引脚，所述RS-485收发器的485差分信号的正向端经由电阻连接所述一对485通信A引脚，所述RS-485收发器的485差分信号的反向端经由电阻连接所述一对485通信B引脚，所述RS-485收发器的电源端接第一电源，所述RS-485收发器的接地端接地。

6.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于，所述远程通信单元包括SIM卡以及2G或4G的通信模组。

7.根据权利要求6所述的通信模块，其特征在于，所述SIM卡插接于一个SIM卡卡座上，所述SIM卡卡座的SIM信号检测脚连接至所述微控制单元中的单片机，所述通信模组经由一个通信模组电源控制电路连接至所述微控制单元的单片机，所述通信模组电源控制电路包括第一三极管和第一MOS管，所述第一MOS管的漏接连接第一电源，所述第一三极管的集电极经由电阻连接至第一MOS管的漏极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极和发射极之间连接有电阻，所述第一三极管的基极经由电阻连接所述单片机的控制通信模组工作的引脚，所述第一MOS管的源极经由电容接地，所述第一MOS管的源极还连接至所述通信模组的电源脚。

8.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于，所述通信模块还包括：

电源接口，用于给电源管理单元接入外部电源；

电源管理单元，用于给所述通信模块中的所有需要供电的器件提供相应的供电电源；

供电继电器控制口，与所述微控制单元连接，用于接入所述设备的电源，所述微控制单元可通过控制与所述供电继电器控制口连接的供电继电器的通断以控制整个所述设备是否上电工作。

9.根据权利要求8所述的通信模块，其特征在于，所述电源管理单元包括开关稳压芯片，所述电源接口的正电源脚通过一二极管连接所述开关稳压芯片的输入脚，所述开关稳压芯片用于输出第一电源；所述供电继电器控制口通过一供电继电器控制电路连接所述微控制单元中的单片机；

所述供电继电器控制电路包括所述供电继电器、第二三极管，所述第二三极管的基极经由电阻连接至所述单片机的控制继电器的引脚，所述第二三极管的基极和发射极之间连接有电阻，所述第二三极管的发射极接地，所述供电继电器的线圈的一端连接所述第二三极管的集电极、另一端接地，所述供电继电器的公共触点连接所述供电继电器控制口的2、3脚，所述供电继电器的常开触点连接所述供电继电器控制口的1脚，所述供电继电器的常闭触点连接所述供电继电器控制口的4脚。

10.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于，所述微控制单元包括看门狗电路，所述看门狗电路用于在程序出现死循环导致看门狗电路中的计数器达到最大值时，控制通信模块重启。