專利名稱：一種面向異構網(wǎng)絡環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)平臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模塊化的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關平臺，特別是一種面向異構網(wǎng)絡環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)平臺。
背景技術：
隨著無線傳感器網(wǎng)絡技術的廣泛應用，如何通過現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎設施對其遠程管理，逐漸成為該領域的重要研究課題。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關在物聯(lián)網(wǎng)時代將會扮演非常重要的角色，它將成為連接感知網(wǎng)絡與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡的紐帶。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關可以實現(xiàn)感知網(wǎng)絡和基礎網(wǎng)絡以及不同類型的感知網(wǎng)絡之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。開發(fā)平臺一般是指用來進行嵌入式開發(fā)和應用的硬件電路板和軟件環(huán)境。目前，市場上的開發(fā)平臺基本包括DSP、CPU、FPGA、存儲器、總線接口等一系列硬件組件和軟件應用實例，缺少面向異構網(wǎng)絡下的開發(fā)環(huán)境。近年來，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡應用發(fā)展迅速，但開發(fā)平臺較少，尤其缺少一種模塊化可重構的多功能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)平臺。現(xiàn)在使用比較多的是短距離通信開發(fā)組件，如基于TI公司或FreeScale公司的ZigBee開發(fā)板，其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率和低成本，是面向傳感器網(wǎng)絡開發(fā)的較好選擇。然而，隨著傳感器網(wǎng)絡和基礎網(wǎng)絡融合的應用需求加快，存在很多較高處理能力、面向復雜異構網(wǎng)絡環(huán)境下的網(wǎng)絡融合應用，目前市場上還沒有符合這方面應用的開發(fā)平臺。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種面向異構網(wǎng)絡環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)平臺，采用硬件母板和不同的子板，為覆蓋多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)的異構開發(fā)互連提供了可能?！け景l(fā)明通過如下技術方案實現(xiàn):提供一種面向異構網(wǎng)絡環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)平臺，包括母板和可插拔式子板；所述母板上設有子板接口、通用接口及人機接口 ；所述可插拔式子板包括核心處理器子板、藍牙子板、ZigBee協(xié)調(diào)器子板、61owpan子板、RFID子板、WiFi子板、3G/2G應用子板；所述子板接口包括核心處理器子板接口、藍牙子板接口、ZigBee協(xié)調(diào)器子板接口、61owpan子板接口、RFID子板接口、WiFi子板接口、3G/2G應用子板接口 ；所述通用接口包括IIC接口、USB接口、以太網(wǎng)口、UART、SPI接口及SD卡插槽；所述人機接口包括IXD顯示及按鍵，實現(xiàn)網(wǎng)絡信息的實時顯示。所述核心處理器子板插在核心處理器子板接口內(nèi)、藍牙子板插在藍牙子板接口內(nèi)、ZigBee協(xié)調(diào)器子板插在ZigBee協(xié)調(diào)器子板接口內(nèi)、61owpan子板插在61owpan子板接口內(nèi)、RFID子板插在RFID子板接口內(nèi)、WiFi子板插在WiFi子板接口內(nèi)、3G/2G應用子板插在3G/2G應用子板接口內(nèi)。所述核心處理器子板包括高性能ARM處理器、DDR2存儲器、Flash存儲器及其他外圍電路，主要實現(xiàn)網(wǎng)關的協(xié)議轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)的控制。所述藍牙子板包括藍牙控制器芯片及其外圍電路、天線，實現(xiàn)藍牙無線信號的接收和發(fā)送。所述ZigBee協(xié)調(diào)器子板包括ZigBee集成芯片及其外圍電路、天線，用于實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡管理和數(shù)據(jù)匯聚。所述61owpan子板包括61owpan集成芯片及其外圍電路、天線，實現(xiàn)61owpan網(wǎng)絡
管理和數(shù)據(jù)匯聚。。所述RFID子板包括RFID集成芯片及其外圍電路、天線，實現(xiàn)RFID標簽的讀和寫。所述WiFi子板包括WiFi集成芯片及其外圍電路、天線，實現(xiàn)IEEE802.lln、IEEE802.llg、IEEE802.1lb 標準。所述3G/2G應用子板包括3G/2G模塊及天線，實現(xiàn)3G/2G無線信號的接收和發(fā)送。由于采用了上述的技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果:本發(fā)明為采用母板加可插拔子板的方式實現(xiàn)模塊化的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關的開發(fā)平臺，能夠覆蓋物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關的多數(shù)應用開發(fā)。

圖1是本發(fā)明提供的一種面向異構網(wǎng)絡環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)平臺的硬件結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施案例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的實施方式涉及一種面向異構網(wǎng)絡環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)平臺，如附圖1所示，該平臺至少包括:一塊開發(fā)平臺母板，核心處理器子板、藍牙子板、ZigBee協(xié)調(diào)器子板、61owpan子板、RFID子板、WiFi子板、3G/2G應用子板。所述開發(fā)平臺母板采用平鋪式設計，插拔操作簡單。所述開發(fā)平臺母板的核心功能是提供系統(tǒng)的電源，并為各個子板的互連互通提供豐富的資源接口。所述開發(fā)平臺母板，至少包括核心處理器子板接口、藍牙子板接口、ZigBee協(xié)調(diào)器子板接口、61owpan子板接口、RFID子板接口、WiFi子板接口、3G/2G應用子板接口，人機接口及通用接口。所述人機接口包括IXD接口(可兼容多種尺寸的IXD屏)，一個按鍵接口。所述通用接口包括IIC接口、USB接口、以太網(wǎng)口、UART、SPI接口及SD卡插槽。所述核心處理器子板的處理器為exynos4210處理器,該處理器為ARM Cortex9雙核處理器，具有強大的核心算法處理能力和多協(xié)議的調(diào)度能力，通過開發(fā)平臺母板和所有子板實現(xiàn)互連。所述藍牙子板包括一片藍牙控制器芯片STA2500D，該芯片將藍牙基帶控制器、無線收發(fā)模塊集成于一體；藍牙子板通過開發(fā)平臺母板和核心處理器子板相連，用于實現(xiàn)藍牙無線信號的接收和發(fā)送。所述ZigBee協(xié)調(diào)器子板包括一片ZigBee集成芯片CC2533，該芯片結合了領先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，增強型8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，內(nèi)嵌SRAM和許多其他強大的功能，提供了完整的ZigBee解決方案。ZigBee協(xié)調(diào)器子板通過開發(fā)平臺母板和核心處理器子板相連，用于實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡管理和數(shù)據(jù)匯聚。所述61owpan子板包括一片61owpan網(wǎng)絡處理器CC1180EM,該芯片包括一個無線收發(fā)模塊、增強型8051,能夠運行61owpan協(xié)議棧,提供了完整的ZigBee解決方案。所述61owpan子板通過開發(fā)平臺母板和核心處理器子板相連，用于實現(xiàn)61owpan網(wǎng)絡管理和數(shù)
據(jù)匯聚。所述RFID子板包括一片RFID SoC PR9200,該芯片集成了高性能的UHF射頻收發(fā)器、基帶處理器、增強型8051、大容量存儲器，完全支持IS018000-6C&EPC C1G2協(xié)議。所述RFID子板通過開發(fā)平臺母板和核心處理器子板相連，用于實現(xiàn)RFID標簽的讀和寫。所述WiFi 子板包括一片 88w8787，，該芯片支持 IEEE802.lla/g/b 和 802.lln。所述WiFi子板通過開發(fā)平臺母板和核心處理器子板相連，實現(xiàn)WiFi無線信號的接收和發(fā)送。所述3G/2G應用子板采用包括一個MF2103G/2G?！缞A，該模塊支持UMTS850 (900)/1900/2100、GSM/GPRS/EDGE850/900/1800/1900 多頻段 HSUPA，可以提供移動環(huán)境下的WCDMA、GSM/GPRS、EDGE (EGPRS)和HSUPA高速數(shù)據(jù)接入服務。所述3G/2G應用子板通過開發(fā)平臺母板和核心處理器子板相連，用來實現(xiàn)網(wǎng)關接入3G/2G網(wǎng)絡的功能開發(fā)和驗證。下面對每個子板進行具體說明。所述核心處理器子板包括一片exynos4210處理器、2GB DDR2SDRAM.2GBNANDFlash存儲器、電源管理電路、時鐘電路、復位電路、JTAG接口、母板接口。所述母板接口為2*50pin接口，包括電源、minPCIe接口、異步并行總線，3路SPI串行總線、4路高速UART 口、以太網(wǎng)口、USB hos t 接口、USB slave 接口、SDIO、LCD 接口、觸摸屏接口、GPIO 接口、JTAG。其中一路UART通過母板與藍牙子板相連，一路UART通過母板與RFID子板相連，一路UART通過母板與61owpan子板相連,一路SPI通過母板與ZigBee協(xié)調(diào)器子板相連，miniPCIe通過母板與3G/2G應用子板相連，SDIO通過母板與WiFi子板相連，其余接口和母板外部資源接口直接相連。所述核心處理器子板主要實現(xiàn)設備內(nèi)各功能模塊的狀態(tài)控制和任務調(diào)度，并從IIC接口、USB接口、以太網(wǎng)口、UART, SPI接口等獲取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)格式進行處理轉(zhuǎn)換，并通過開發(fā)平臺將處理結果傳輸至其他子板。所述核心子板的程序和數(shù)據(jù)存放在NAND Flash中，上電時，處理器將程序搬移到SDRAM中，然后開始執(zhí)行。所述藍牙子板包括一片STA2500D、電源管理芯片、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口，實現(xiàn)藍牙無線信號的接收和發(fā)送。所述母板接口為2*10pin，包括電源、復位信號、UART、GP10和JTAG。藍牙子板的UART接口通過母板實現(xiàn)和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；藍牙子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板實現(xiàn)對藍牙子板的復位控制；藍牙子板的GPIO和和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板實現(xiàn)對藍牙子板的工作模式的控制；藍牙子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式。所述ZigBee協(xié)調(diào)器子板包括一片CC2533、電源管理電路、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口。所述母板接口為2*10pin，包括電源、復位信號、SP1、GPIO和JTAG。ZigBee協(xié)調(diào)器子板的SPI接口通過母板實現(xiàn)和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；ZigBee協(xié)調(diào)器子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板實現(xiàn)對ZigBee協(xié)調(diào)器子板的復位控制；ZigBee協(xié)調(diào)器子板的GPIO和和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板實現(xiàn)對ZigBee協(xié)調(diào)器子板的工作模式的控制；ZigBee協(xié)調(diào)器子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式。所述61owpan子板包括一片CCl 180EM、電源管理電路、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口。所述母板接口為2*10pin，包括電源、復位信號、UART、GP10和JTAG。61wpan子板的UART接口通過母板實現(xiàn)和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；61owpan子板子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板實現(xiàn)對61owpan子板的復位控制；61owpan子板的GPIO和和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板實現(xiàn)對61owpan子板的工作模式的控制；61owpan子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式。所述RFID子板包括一片PR9200、電源管理電路、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口。所述母板接口為2*10pin，包括電源、復位信號、SP1、GPIO和JTAG。RFID子板的SPI接口通過母板實現(xiàn)和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；RFID子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO來連 接，由核心處理器子板實現(xiàn)對RFID子板的復位控制；RFID子板的GPIO和和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板實現(xiàn)對RFID子板的工作模式的控制；RFID子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式。所述WiFi子板包括一片MARVELL公司的WiFi芯片88w8787、電源管理電路、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口。所述母板接口為2*10pin，包括電源、復位信號、SD10、GP10和JTAG。WiFi子板的SDIO接口通過母板實現(xiàn)和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；WiFi子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板實現(xiàn)對WiFi子板的復位控制；WiFi子板的GPIO和和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板實現(xiàn)對WiFi子板的工作模式的控制；WiFi子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式。所述3G/2G應用子板采用包括一個ZTE公司的MF2103G/2G模塊，用來實現(xiàn)網(wǎng)關接入3G/2G網(wǎng)絡的功能開發(fā)和驗證。所述3G/2G應用子板的母板接口為miniPCIE接口，通過母板與核心主控子板接口直接相連。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種面向異構網(wǎng)絡環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)平臺，包括母板和可插拔式子板；所述母板上設有子板接口、通用接口及人機接口 ； 所述可插拔式子板包括核心處理器子板、藍牙子板、ZigBee協(xié)調(diào)器子板、61owpan子板、RFID子板、WiFi子板和3G/2G應用子板； 所述子板接口包括核心處理器子板接口、藍牙子板接口、ZigBee協(xié)調(diào)器子板接口、61owpan子板接口、RFID子板接口、WiFi子板接口、3G/2G應用子板接口 ；所述通用接口包括IIC接口、USB接口、以太網(wǎng)口、UART、SPI接口及SD卡插槽； 所述人機接口包括LCD顯示 及按鍵，用于網(wǎng)絡信息的實時顯示； 所述核心處理器子板插在核心處理器子板接口內(nèi)、藍牙子板插在藍牙子板接口內(nèi)、ZigBee協(xié)調(diào)器子板插在ZigBee協(xié)調(diào)器子板接口內(nèi)、61owpan子板插在61owpan子板接口內(nèi)、RFID子板插在RFID子板接口內(nèi)、WiFi子板插在WiFi子板接口內(nèi)、3G/2G應用子板插在3G/2G應用子板接口內(nèi)； 所述核心處理器子板包括高性能ARM處理器、DDR2存儲器、Flash存儲器及核心處理器外圍電路，用于網(wǎng)關的協(xié)議轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)的控制； 所述藍牙子板包括藍牙控制器芯片及藍牙控制器芯片外圍電路、天線，用于藍牙無線信號的接收和發(fā)送； 所述ZigBee協(xié)調(diào)器子板包括ZigBee集成芯片及ZigBee集成芯片外圍電路、天線，用于ZigBee網(wǎng)絡管理和數(shù)據(jù)匯聚； 所述61owpan子板包括61owpan集成芯片及61owpan集成芯片外圍電路、天線,用于61wpan網(wǎng)絡管理和數(shù)據(jù)匯聚； 所述RFID子板包括RFID集成芯片及RFID集成芯片外圍電路、天線，用于RFID標簽的讀和與； 所述WiFi子板包括WiFi集成芯片及WiFi集成芯片外圍電路、天線，用于實施IEEE802.1 In、IEEE802.llg、IEEE802.1lb 標準； 所述3G/2G應用子板包括3G/2G模塊及天線，用于3G/2G無線信號的接收和發(fā)送； 所述開發(fā)平臺的母板的核心功能是提供系統(tǒng)的電源，并為各個子板的互連互通提供各種資源接口； 所述核心處理器子板包括一片exynos4210處理器、2GBDDR2SDRAM、2GB NAND Flash存儲器、電源管理電路、時鐘電路、復位電路、JTAG接口、母板接口 A ;所述母板接口為2*50pin接口，包括電源、minPCIe接口、異步并行總線，3路SPI串行總線、4路高速UART 口、以太網(wǎng)口、USB host接口、USB slave接口、SD10、LCD接口、觸摸屏接口、GPIO接口、JTAG ;其中一路UART通過母板與藍牙子板相連，一路UART通過母板與RFID子板相連，一路UART通過母板與61owpan子板相連,一路SPI通過母板與ZigBee協(xié)調(diào)器子板相連,miniPCIe通過母板與3G/2G應用子板相連，SDIO通過母板與WiFi子板相連，其余接口和母板外部資源接口直接相連；所述核心處理器子板主要實現(xiàn)設備內(nèi)各功能模塊的狀態(tài)控制和任務調(diào)度，并從IIC接口、USB接口、以太網(wǎng)口、UART, SPI接口等獲取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)格式進行處理轉(zhuǎn)換，并通過開發(fā)平臺將處理結果傳輸至其他子板；所述核心子板的程序和數(shù)據(jù)存放在NAND Flash中，上電時，處理器將程序搬移到SDRAM中，然后開始執(zhí)行； 所述藍牙子板包括一片STA2500D芯片、電源管理芯片、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口 B，用于藍牙無線信號的接收和發(fā)送；所述母板接口為2*10pin，包括電源、復位信號、UART, GPIO和JTAG ;藍牙子板的UART接口通過母板和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；藍牙子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO連接，由核心處理器子板控制藍牙子板的復位；藍牙子板的GPIO和核心處理器子板中的GPIO連接，由核心處理器子板控制藍牙子板的工作模式；藍牙子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式； 所述ZigBee協(xié)調(diào)器子板包括一片CC2533芯片、電源管理電路、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口 C ;所述母板接口為2*10pin，包括電源、復位信號、SP1、GPIO和JTAG ；ZigBee協(xié)調(diào)器子板的SPI接口通過母板實現(xiàn)和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；ZigBee協(xié)調(diào)器子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO連接，由核心處理器子板控制ZigBee協(xié)調(diào)器子板的復位；ZigBee協(xié)調(diào)器子板的GPIO和核心處理器子板中的GPIO連接，由核心處理器子板控制ZigBee協(xié)調(diào)器子板的工作模式；ZigBee協(xié)調(diào)器子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式； 所述61owpan子板包括一片CC1180EM芯片、電源管理電路、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口 D ;所述母板接口為2*10pin，包括電源、復位信號、UART, GPIO和JTAG ；61wpan子板的UART接口通過母板和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；61owpan子板子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO連接，由核心處理器子板控制61owpan子板的復位；61owpan子板的GPIO和和核心處理器子板中的GPIO連接，由核心處理器子板控制61owpan子板的工作模式；61owpan子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式； 所述RFID子板包括一片PR9200、電源管理電路、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口 E ;所述母板接口為2* I Op in，包括電源、復位信號、SP1、GPIO和JTAG ；RFD子板的SPI接口通過母板實現(xiàn)和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；RFID子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO來連接，由核心處理器子板控制RFID子板的復位；RFID子板的GPIO和和核心處理器子板中的G PIO連接，由核心處理器子板控制RFID子板的工作模式；RFID子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式； 所述WiFi子板包括一片MARVELL公司的WiFi芯片8787、電源管理電路、時鐘電路、JTAG接口、天線、一組母板接口 F ;所述母板接口為2*10pin，包括電源、復位信號、SD10、GPIO和JTAG ；WiFi子板的SDIO接口通過母板和核心處理器子板進行數(shù)據(jù)通信；WiFi子板的復位信號通過母板和核心處理器子板中的GPIO連接，由核心處理器子板控制WiFi子板的復位；WiFi子板的GPIO和和核心處理器子板中的GPIO連接，由核心處理器子板控制WiFi子板的工作模式；WiFi子板中的JTAG通過母板和其他芯片的JTAG串行連接在一起構成菊花鏈的連接方式； 所述3G/2G應用子板采用包括一個ZTE公司的MF2103G/2G模塊，用于網(wǎng)關接入3G/2G網(wǎng)絡的功能開發(fā)和驗證，所述3G/2G應用子板的母板接口為miniPCIE接口，通過母板與核心主控子板接口直接相連。
專利摘要一種面向異構網(wǎng)絡環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關開發(fā)平臺，包括母板和可插拔式子板(或模塊)；所述母板上設有子板接口、通用接口及人機接口；所述可插拔式子板包括核心處理器子板、藍牙子板、ZigBee協(xié)調(diào)器子板、6lowpan子板、RFID子板、WiFi子板、3G/2G應用子板；所述子板接口包括核心處理器子板接口、藍牙子板接口、ZigBee協(xié)調(diào)器子板接口、6lowpan子板接口、RFID子板接口、WiFi子板接口、3G/2G應用子板接口。本實用新型運用模塊化的開發(fā)思路，采用硬件母板和不同的子板，為覆蓋多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)的異構互連開發(fā)應用提供了可能。
文檔編號H04W84/18GK203167288SQ201320145330
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權日2013年3月26日
發(fā)明者虞致國, 顧曉峰, 胡崢, 張建國, 邵宇, 王曉澗 申請人:江南大學