嵌入式智能網(wǎng)關(guān)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種嵌入式智能網(wǎng)關(guān)，具有備用單元能在主控單元發(fā)生故障時(shí)保證網(wǎng)關(guān)正常工作且能夠定位故障網(wǎng)關(guān)位置。包括主控單元、CAN總線、接口端子、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源模塊，還包括備用單元、控制模塊、定位模塊；所述的接口端子均與主控單元和備用單元連接；所述的主控單元包括第一處理器、第一以太網(wǎng)控制器、第一存儲(chǔ)器；所述的備用單元包括第二處理器、第二以太網(wǎng)控制器、第二存儲(chǔ)器；所述的定位模塊與控制模塊連接，用于發(fā)送故障網(wǎng)關(guān)所處位置。本實(shí)用新型嵌入式智能網(wǎng)關(guān)通過設(shè)置主控單元與備用單元保證了網(wǎng)關(guān)在主控單元發(fā)生故障的情況下能夠切換到備用單元，從而保證了故障網(wǎng)關(guān)所處的網(wǎng)絡(luò)能夠繼續(xù)正常工作。
【專利說明】
嵌入式智能網(wǎng)關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種嵌入式智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和日常生活越來越依賴于互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)的重要性變得越來突出。而互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用和發(fā)展必須建立在大范圍的通信設(shè)備架設(shè)基礎(chǔ)之上，其中包括大量的路由器、網(wǎng)關(guān)、中繼器、網(wǎng)橋的架設(shè)?；ヂ?lián)網(wǎng)要正常通信必須保證各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行正常，一旦其中某個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備發(fā)生錯(cuò)誤便會(huì)引起數(shù)據(jù)阻塞或錯(cuò)誤。其中，網(wǎng)關(guān)是工作在網(wǎng)絡(luò)層以上各層上的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，它比網(wǎng)橋、路由器都要復(fù)雜得多，它可以實(shí)現(xiàn)基于不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的互連。網(wǎng)關(guān)對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)通信中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)起著至關(guān)重要的作用。網(wǎng)關(guān)設(shè)備大多設(shè)置在室外，而室外環(huán)境復(fù)雜多變，因此隨著使用時(shí)間的增加網(wǎng)關(guān)可能會(huì)發(fā)生老化、錯(cuò)誤，甚至因雷電而損壞?，F(xiàn)在的網(wǎng)關(guān)主要包括處理器、以太網(wǎng)控制器、C A N總線、接口端子、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源模塊，只能完成基本的數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)功能，并沒有設(shè)置備用系統(tǒng)，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)便會(huì)造成數(shù)據(jù)堵塞，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成局部通信癱瘓。且當(dāng)某一網(wǎng)關(guān)設(shè)備故障時(shí)，很難找到對(duì)應(yīng)的故障網(wǎng)關(guān)并對(duì)其維修、替換。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有備用模塊且能定位故障位置的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:嵌入式智能網(wǎng)關(guān)，包括主控單元、CAN總線、接口端子、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源模塊，還包括備用單元、控制模塊、定位豐旲塊;
[0005]所述的主控單元包括第一處理器、第一以太網(wǎng)控制器、第一存儲(chǔ)器；
[0006]所述的第一以太網(wǎng)控制器和第一存儲(chǔ)器均與第一處理器連接；
[0007]所述的備用單元包括第二處理器、第二以太網(wǎng)控制器、第二存儲(chǔ)器；
[0008]所述的第二以太網(wǎng)控制器、第二存儲(chǔ)器均與第二處理器連接；
[0009]所述的第一處理器和第二處理器通過CAN總線與控制模塊連接，用于控制主控單元與備用單元之間的工作切換；
[0010]所述的定位模塊與控制模塊連接，用于發(fā)送故障網(wǎng)關(guān)所處位置；
[0011 ]所述的接口端子均與主控單元和備用單元連接。
[0012]進(jìn)一步的，所述的接口端子包括RS232接口端子、RS485接口端子、CAN接口端子、RJ45接口端子、USB接口端子。
[0013]進(jìn)一步的，還包括LED指示燈，所述的LED指示燈與控制模塊連接。
[0014]進(jìn)一步的，所述的存儲(chǔ)器包括FLASH存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器。
[0015]進(jìn)一步的，所述的電源模塊是3.3V和2.5V兩種直流穩(wěn)壓電源。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型嵌入式智能網(wǎng)關(guān)通過設(shè)置主控單元與備用單元保證了網(wǎng)關(guān)在主控單元發(fā)生故障的情況下能夠切換到備用單元，從而保證了故障網(wǎng)關(guān)所處的網(wǎng)絡(luò)能夠繼續(xù)正常工作。與控制模塊相連的定位模塊可以在網(wǎng)關(guān)發(fā)生故障時(shí)發(fā)送故障網(wǎng)關(guān)所處的地理位置，從而提高了維修人員的維修效率。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型嵌入式智能網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型協(xié)議轉(zhuǎn)換通信示意圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型透明傳輸通信示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)，包括主控單元、CAN總線、接口端子、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源模塊，還包括備用單元、控制模塊、定位模塊;所述的接口端子均與主控單元和備用單元連接。所述的主控單元包括第一處理器、第一以太網(wǎng)控制器、第一存儲(chǔ)器;所述的第一以太網(wǎng)控制器和第一存儲(chǔ)器均與第一處理器連接;所述的備用單元包括第二處理器、第二以太網(wǎng)控制器、第二存儲(chǔ)器;所述的第二以太網(wǎng)控制器、第二存儲(chǔ)器均與第二處理器連接。所述的第一處理器和第二處理器通過CAN總線與控制模塊連接，用于控制主控單元與備用單元之間的工作切換;所述的定位模塊與控制模塊連接，用于發(fā)送故障網(wǎng)關(guān)所處位置。
[0022]網(wǎng)關(guān)在正常工作狀態(tài)下，所有數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)都由主控單元完成。數(shù)據(jù)包通過接口端子收發(fā)，接口端子將接受到的數(shù)據(jù)包通過CAN縱向傳輸給第一存儲(chǔ)器和第二存儲(chǔ)器暫存，并且轉(zhuǎn)發(fā)給第一以太網(wǎng)控制器進(jìn)行處理，第一以太網(wǎng)控制器在接收到由接口端子轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包后將其解封裝，第一以太網(wǎng)控制器將去掉包頭的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給第一處理器進(jìn)行處理，第一處理器分析得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的編碼和解碼，再將數(shù)據(jù)包要轉(zhuǎn)發(fā)的下一節(jié)點(diǎn)地址交給第一以太網(wǎng)控制器，第一以太網(wǎng)控制器將目標(biāo)地址、源地址和本機(jī)地址一起和數(shù)據(jù)包大包后經(jīng)由接口端子轉(zhuǎn)發(fā)出去。當(dāng)網(wǎng)關(guān)發(fā)生故障時(shí)，主控單元不能繼續(xù)正常工作，控制模塊檢測(cè)到故障后立即啟用備用單元，控制模塊控制網(wǎng)關(guān)將網(wǎng)關(guān)發(fā)生故障前已經(jīng)儲(chǔ)存到第二存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)包交由第二以太網(wǎng)控制器和第二處理器進(jìn)行處理，且接口端子在接收到新的數(shù)據(jù)包后直接交由備用單元處理，從而保證了網(wǎng)關(guān)在遇到故障時(shí)仍然能夠繼續(xù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，提高了網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)強(qiáng)壯性。當(dāng)控制模塊檢測(cè)到主控單元發(fā)生故障后，便控制定位模塊將故障網(wǎng)關(guān)所處的定位信息轉(zhuǎn)發(fā)給第二處理器，由第二處理器將定位信息進(jìn)行編碼，然后轉(zhuǎn)發(fā)給第二以太網(wǎng)控制器打包，然后由接口端子轉(zhuǎn)發(fā)出去。檢測(cè)人員通過檢測(cè)線路中的定位信息便可很容易地得到故障網(wǎng)關(guān)所處的位置并對(duì)其進(jìn)行維修，從而提高了維修的效率。
[0023]本實(shí)用新型的接口端子包括RS232接口端子、RS485接口端子、CAN接口端子、RJ45接口端子、USB接口端子。多種類型的接口端子通過CAN總線連接，通過處理器對(duì)數(shù)據(jù)的處理可以直接在網(wǎng)關(guān)內(nèi)部地實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。
[0024]本實(shí)用新型采用S3C44B0X處理器。S3C44B0X是一款基于ARM7TDMI內(nèi)核技術(shù)的16/32位RISC處理器，擴(kuò)展了一系列完整的通用外圍器件，使系統(tǒng)的費(fèi)用降至最低，減低了硬件開發(fā)的難度。S3C44B0X為手持設(shè)備和普通設(shè)備應(yīng)用提供了低成本、低功耗、高性能微控制器的解決方案。為了降低整個(gè)系統(tǒng)成本，S3C44B0X提供了很多內(nèi)置功能部件，大大縮短了工程應(yīng)用的開發(fā)周期。
[0025]如圖2、圖3所示，通過S3C44B0X處理器以及多接口端子，實(shí)現(xiàn)的通信模式:MODBusTCP與MODBus RTU/ACSII的互轉(zhuǎn)、MODBus TCP與CANopen互轉(zhuǎn)、MODBus RTU/ACSII與CANopen互轉(zhuǎn)；在沒有使用MODBus、CANopen應(yīng)用層協(xié)議情況下，實(shí)現(xiàn)的通信方式主要為透明傳輸模式:以太網(wǎng)接口與CAN接口互轉(zhuǎn)、以太網(wǎng)接口與RS485/232接口互轉(zhuǎn)、CAN接口與RS485/232接口互轉(zhuǎn)。來自以太網(wǎng)的信號(hào)通過以太網(wǎng)接口 RJ45接口端子傳輸給以太網(wǎng)控制器，以太網(wǎng)控制器將所得的數(shù)據(jù)處理后，在ARM處理器控制下，再經(jīng)CAN接口傳輸給CAN總線網(wǎng)以控制各設(shè)備的運(yùn)行工作;設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過CAN總線網(wǎng)經(jīng)CAN接口傳輸給ARM處理器處理后，進(jìn)入存儲(chǔ)器儲(chǔ)存、備查。
[0026]為了更加直觀地標(biāo)示出網(wǎng)關(guān)的工作狀態(tài)，以及簡(jiǎn)單地表示網(wǎng)關(guān)的幾種故障原因，作為優(yōu)選方式，本實(shí)用新型還包括LED指示燈，所述的LED指示燈與控制模塊連接。通過LED指示燈的常亮、閃爍和顏色變化可以直觀地標(biāo)示出部分常規(guī)的網(wǎng)關(guān)故障原因。
[0027]所述的FLASH存儲(chǔ)器是SST39VF160存儲(chǔ)器，所述的SDRAM存儲(chǔ)器是HY57V641620存儲(chǔ)器。本嵌入式系統(tǒng)配置了2MB的FLASH存儲(chǔ)器以及8MB的SDRM存儲(chǔ)器。
[0028]電源模塊為整個(gè)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)提供工作電壓，其由3塊DC-DC轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成，向外圍電路提供5V供電，向CPU的I/O接口提供3.3V供電，向S3C44B0X內(nèi)核提供2.5V供電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.嵌入式智能網(wǎng)關(guān)，包括主控單元、CAN總線、接口端子、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源模塊，其特征在于，還包括備用單元、控制模塊、定位模塊； 所述的接口端子均與主控單元和備用單元連接； 所述的主控單元包括第一處理器、第一以太網(wǎng)控制器、第一存儲(chǔ)器； 所述的第一以太網(wǎng)控制器和第一存儲(chǔ)器均與第一處理器連接； 所述的備用單元包括第二處理器、第二以太網(wǎng)控制器、第二存儲(chǔ)器； 所述的第二以太網(wǎng)控制器、第二存儲(chǔ)器均與第二處理器連接； 所述的第一處理器和第二處理器通過CAN總線與控制模塊連接，用于控制主控單元與備用單元之間的工作切換； 所述的定位模塊與控制模塊連接，用于發(fā)送故障網(wǎng)關(guān)所處位置。2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述的接口端子包括RS232接口端子、RS485接口端子、CAN接口端子、RJ45接口端子、USB接口端子。3.如權(quán)利要求1或2所述的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于，還包括LED指示燈，所述的LED指示燈與控制模塊連接。4.如權(quán)利要求1或2所述的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述的存儲(chǔ)器包括FLASH存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器。5.如權(quán)利要求1或2所述的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述的電源模塊是3.3V和.2.5V兩種直流穩(wěn)壓電源。
【文檔編號(hào)】H04L12/24GK205510091SQ201620310263
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】羅平
【申請(qǐng)人】羅平