集成WSN、載波通信和多種現(xiàn)場總線的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
現(xiàn)有的WSN產(chǎn)品中，大多只提供RS 232串行接口，用以連接上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。但是在現(xiàn)實(shí)的工控項(xiàng)目中存在各種各樣的接口和總線，需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與其他總線網(wǎng)絡(luò)互相傳輸信息。因此，需要一種能夠支持多種接口的網(wǎng)關(guān)。當(dāng)連接某種接口或通信協(xié)議時，稍加修改該網(wǎng)關(guān)的軟件和配置硬件模塊就可以快速投入使用。
本文設(shè)計(jì)的多功能網(wǎng)關(guān)可支持多種接口和多種應(yīng)用模式。其主要支持以太網(wǎng)，RS 232，RS 485，GPRS和電力載波通信等接口。支持的應(yīng)用模式包括：通過GPRS接口連接上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、程序下載等功能；通過RS 485接口實(shí)現(xiàn)Modbus協(xié)議接入現(xiàn)場總線或其他控制總線中；通過以太網(wǎng)接口接入工業(yè)以太網(wǎng)，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為子網(wǎng)接入控制網(wǎng)絡(luò)；通過以太網(wǎng)接口，構(gòu)建嵌入式Web服務(wù)器。客戶機(jī)可以以網(wǎng)頁瀏覽的方式查看WSN中所有傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并進(jìn)行遠(yuǎn)動控制。
2 硬件設(shè)計(jì)
多功能網(wǎng)關(guān)主要包括主系統(tǒng)部分(控制器、存儲器)、電源模塊、ZigBee無線通信模塊、以太網(wǎng)通信模塊、GPRS通信模塊、電力載波通信模塊(PLC)和人機(jī)接口模塊等。硬件總體框圖如圖2所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/155140.htm
系統(tǒng)硬件分為核心板、擴(kuò)展底板和外接通信模塊3部分。核心板包括主控制器和存儲器；外接通信模塊包括ZigBee無線模塊、GPRS模塊和電力載波通信模塊；核心板和外接通信模塊插接在擴(kuò)展底板上，并在擴(kuò)展底板上擴(kuò)展電源電路、調(diào)試接口、RS 485通信模塊、人機(jī)接口等電路。
2．1 微控制器選型
多功能網(wǎng)關(guān)的功能比較復(fù)雜，需要實(shí)現(xiàn)多種接口和協(xié)議的轉(zhuǎn)換，由于外接通信模塊較多，應(yīng)盡量選擇性能強(qiáng)大、通信接口豐富，內(nèi)置所需各種接口的控制器，以降低成本。
本文選擇基于ARM體系結(jié)構(gòu)的微控制器搭建整個系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)的微控制器具有強(qiáng)大的功能和豐富的接口擴(kuò)展，在嵌入式智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計(jì)中得到了大量應(yīng)用。通過分析對比常用的多種ARM7微處理器，最終選擇了基于ARM720T核心的工業(yè)級微控制器SEP4020。該款微控制器由東南大學(xué)國家專用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心設(shè)計(jì)，集成MMU單元，內(nèi)置以太網(wǎng)MAC，LCD接口，可通過外部總線接口(EBI)進(jìn)行擴(kuò)展，功能豐富、性能強(qiáng)大，接口豐富，功耗較低，完全適合于工業(yè)控制的需要。
評論