本作品為第二屆立創(chuàng)商城電子制作節(jié)30強(qiáng)入圍作品，作者立創(chuàng)社區(qū)ID：求生之路；轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，未經(jīng)允許不得用作商業(yè)用途。作品原鏈接：http://club.szlcsc.com/article/details_6695_1.html。

一、作品簡(jiǎn)介

現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備品種太多，如果要把各類(lèi)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)起來(lái)也不可能，例如MODBUS也只是標(biāo)準(zhǔn)了協(xié)議，并沒(méi)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議內(nèi)的有效數(shù)據(jù)。這樣就會(huì)使各個(gè)廠家有各自的軟件。如果自家用了5家的設(shè)備，那么最終你想控制這些設(shè)備要來(lái)回切換，不麻煩嗎？同時(shí)也防止廠家間接“強(qiáng)奸”用戶，例如：為了使用更加方便，買(mǎi)同一個(gè)牌子的設(shè)備，實(shí)際上有些我并不是很喜歡，只是能湊合罷了。

用這個(gè)網(wǎng)關(guān)就是集成各種廠家的數(shù)據(jù)，最終給用戶的只是一個(gè)界面，這樣用戶體驗(yàn)更加清爽，舒適。同時(shí)還可以把古老的設(shè)備，沒(méi)有接入互聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)備讓它聯(lián)網(wǎng)！成為一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。讓數(shù)據(jù)集中管理，用戶單一管理，效率更高更實(shí)用。

二、系統(tǒng)構(gòu)架圖

網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器通信架構(gòu)圖：

網(wǎng)關(guān)與節(jié)點(diǎn)的通信架構(gòu)圖：

三、硬件部分的描述

網(wǎng)關(guān)PCB源文件下載：http://club.szlcsc.com/article/downFile_F36711403017984F.html  

網(wǎng)關(guān)原理圖：

（更多圖片詳見(jiàn)原帖）

網(wǎng)關(guān)PCB圖片如下：

（更多圖片詳見(jiàn)原帖）

網(wǎng)關(guān)PCB實(shí)物圖，手工焊接了2張，WIFI是預(yù)留了接口，ESP-08。

（更多高清圖片詳見(jiàn)原帖）

采用了很多鉭電容，目前全部焊接，如果作為實(shí)際的產(chǎn)品而言，可以通過(guò)測(cè)壓力，去掉一些鉭電容，畢竟成本太高了。

選取的網(wǎng)關(guān)外殼，鋁合金的，不過(guò)商家不給開(kāi)孔，我得想辦法了。

無(wú)線采集控制功能驗(yàn)證板

PC遠(yuǎn)程控制軟件

四、材料清單

MCU：STM32F205；

存儲(chǔ)：W25Q64 & TF；

無(wú)線通信：RA-01/02 & NRF24L01P & ESP8266(預(yù)留接口)；

有線通信：RS232/485；

RTC：PCF8563T；

傳感器：BH1750FVI，SHT211，DS18B20，MQ-135/MQ-2；

DCDC：MP2451；

LDO：ME6210。

所有元器件都是常用的，除了模塊，其他的立創(chuàng)都有。（硬件詳細(xì)介紹詳見(jiàn)原帖）

五、軟件部分的描述

網(wǎng)關(guān)功能介紹：

1. 遠(yuǎn)程升級(jí)

原理：通過(guò)以太網(wǎng)/RS232/R485/LORA 按照指定格式把升級(jí)Bin文件發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，目前實(shí)現(xiàn)的是通過(guò)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，每次發(fā)送256byte字節(jié)。因?yàn)檐浖堑菳in文件接收完了之后，再跳轉(zhuǎn)到Bootloader進(jìn)行升級(jí)，所以在此是存儲(chǔ)在SPI FLASH上的。該SPI FLASH 單次寫(xiě)入最大數(shù)據(jù)是256byte，所以這樣規(guī)定的。其次是因?yàn)閿?shù)據(jù)采用json協(xié)議，如果數(shù)據(jù)量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致解析json開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大。

提示：發(fā)送bin文件，因?yàn)槭?6進(jìn)制，所以我用了base64進(jìn)行轉(zhuǎn)碼。

2. 數(shù)據(jù)緩存

軟件內(nèi)部會(huì)有一個(gè)RAM的緩存池，根據(jù)芯片的RAM來(lái)決定，目前我用的這款我采用了最大50KB來(lái)作為緩存池，以便于網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。如果數(shù)據(jù)存滿了，網(wǎng)絡(luò)依舊尚未暢通，則會(huì)按照指定格式存儲(chǔ)在SPI FLASH 指定的區(qū)域，以便于網(wǎng)絡(luò)通暢后把歷史數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。

3. 無(wú)線通信

載無(wú)線通信模塊：RA-01(LORA) + NRF24L01P+ESP8266，目前ESP8266預(yù)留接口，功能調(diào)試主要是針對(duì)于RA-01+NRF24L01P。由于硬件原因，LORA的單包最大數(shù)據(jù)為128Byte，NRF24L01P最大數(shù)據(jù)為32Byte，這對(duì)于傳輸json數(shù)據(jù)太痛苦，但是傳輸modbus這種協(xié)議很難解讀。所以我采用的類(lèi)似json的“序列化”+“反序列化”的方式進(jìn)行編寫(xiě)，這樣后期可無(wú)限制的添加協(xié)議，不會(huì)影響之前設(shè)備的協(xié)議。同時(shí)在LORA和NRF24L01P上做了簡(jiǎn)單的拆組包協(xié)議，以便于發(fā)送更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包。目前支持最高512Byte。

4. 兼容協(xié)議

無(wú)論是通過(guò)RS232/485、LORA、NRF24L01、ETH，所有的數(shù)據(jù)協(xié)議會(huì)分為兩種，第一種JSON，第二種自定義協(xié)議。然后把數(shù)據(jù)放入指定的TASK解析，例如要開(kāi)個(gè)燈，從RS232發(fā)送，從ETH發(fā)送，從LROA發(fā)送都是一樣的效果，而且執(zhí)行的程序也是一樣的，只是指令進(jìn)出的管道不一樣而已。這樣方便于管理通信協(xié)議，不會(huì)造成混亂。

5. 電量檢測(cè)

1秒一次檢測(cè)DCDC輸入電壓值，并記錄發(fā)送到服務(wù)器，方便于核實(shí)供電情況。

無(wú)線采集控制功能驗(yàn)證板介紹：

這只是為了驗(yàn)證功能，所以采用了N合一的設(shè)計(jì)，實(shí)際應(yīng)用應(yīng)該不會(huì)用到這么多。

多合一內(nèi)容：SHT21 + DS18B20 + BH1750FVI + MQ-XXX + 2路繼電器 + 1個(gè)UART擴(kuò)展。

無(wú)線通信：LORA/NRF24L01P，二選一。演示采用LORA，這個(gè)相對(duì)復(fù)雜點(diǎn)，NRF24L01P相對(duì)簡(jiǎn)單一點(diǎn)，暫時(shí)不做演示。

模塊采用MOS管控制電源，不用則關(guān)閉，以降低功耗，主控采用STM8L151K4，最終最低功耗做到了2.5ua睡眠電流，RTC喚醒，視頻有介紹哈。

六、作品演示

七、總結(jié)

由于時(shí)間關(guān)系，只做了PC端演示程序，但是協(xié)議都是零活的，后續(xù)會(huì)完善B端展示。無(wú)論是http，ws，socket，有效數(shù)據(jù)里面的數(shù)據(jù)協(xié)議均是一樣，

這樣就讓整套系統(tǒng)更加容易管理。

服務(wù)器用的linux + php + workerman + mosquito + mysql + nginx搭建。支持長(zhǎng)連接，高并發(fā)！針對(duì)于嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。服務(wù)器目前完成了：用戶登陸+數(shù)據(jù)解析+數(shù)據(jù)存儲(chǔ)+遠(yuǎn)程升級(jí) + 遠(yuǎn)程控制等，后續(xù)繼續(xù)完善B端，這樣就方便于手機(jī)操控，同時(shí)綁定在微信里面就更易用了。

提醒下：買(mǎi)物料一定要仔細(xì)?。?！我這就買(mǎi)錯(cuò)了一個(gè)物料，繼電器我設(shè)計(jì)的是5V供電，買(mǎi)成了12V，后面寫(xiě)程序的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)，然后在一個(gè)開(kāi)發(fā)板上卸了兩個(gè)下來(lái)。上面的圖片繼電器是12V，那是焊接好拍攝的。視頻里面是5V，那是后面寫(xiě)程序的時(shí)候修改過(guò)了。