本作品为第二届立创商城电子制作节30强入围作品，作者立创社区ID：求生之路；转载请注明出处，未经允许不得用作商业用途。作品原链接：http://club.szlcsc.com/article/details_6695_1.html。

一、作品简介

现在的物联网设备品种太多，如果要把各类的协议标准起来也不可能，例如MODBUS也只是标准了协议，并没标准协议内的有效数据。这样就会使各个厂家有各自的软件。如果自家用了5家的设备，那么最终你想控制这些设备要来回切换，不麻烦吗？同时也防止厂家间接“强奸”用户，例如：为了使用更加方便，买同一个牌子的设备，实际上有些我并不是很喜欢，只是能凑合罢了。

用这个网关就是集成各种厂家的数据，最终给用户的只是一个界面，这样用户体验更加清爽，舒适。同时还可以把古老的设备，没有接入互联网功能的设备让它联网！成为一个互联网设备。让数据集中管理，用户单一管理，效率更高更实用。

二、系统构架图

网关与服务器通信架构图：

网关与节点的通信架构图：

三、硬件部分的描述

网关PCB源文件下载：http://club.szlcsc.com/article/downFile_F36711403017984F.html  

网关原理图：

（更多图片详见原帖）

网关PCB图片如下：

（更多图片详见原帖）

网关PCB实物图，手工焊接了2张，WIFI是预留了接口，ESP-08。

（更多高清图片详见原帖）

采用了很多钽电容，目前全部焊接，如果作为实际的产品而言，可以通过测压力，去掉一些钽电容，毕竟成本太高了。

选取的网关外壳，铝合金的，不过商家不给开孔，我得想办法了。

无线采集控制功能验证板

PC远程控制软件

四、材料清单

MCU：STM32F205；

存储：W25Q64 & TF；

无线通信：RA-01/02 & NRF24L01P & ESP8266(预留接口)；

有线通信：RS232/485；

RTC：PCF8563T；

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

DCDC：MP2451；

LDO：ME6210。

所有元器件都是常用的，除了模块，其他的立创都有。（硬件详细介绍详见原帖）

五、软件部分的描述

网关功能介绍：

1. 远程升级

原理：通过以太网/RS232/R485/LORA 按照指定格式把升级Bin文件发送给网关，目前实现的是通过以太网网络发送，每次发送256byte字节。因为软件是等Bin文件接收完了之后，再跳转到Bootloader进行升级，所以在此是存储在SPI FLASH上的。该SPI FLASH 单次写入最大数据是256byte，所以这样规定的。其次是因为数据采用json协议，如果数据量过大，会导致解析json开销过大。

提示：发送bin文件，因为是16进制，所以我用了base64进行转码。

2. 数据缓存

软件内部会有一个RAM的缓存池，根据芯片的RAM来决定，目前我用的这款我采用了最大50KB来作为缓存池，以便于网络不稳定，数据不会丢失。如果数据存满了，网络依旧尚未畅通，则会按照指定格式存储在SPI FLASH 指定的区域，以便于网络通畅后把历史数据上传到服务器。

3. 无线通信

载无线通信模块：RA-01(LORA) + NRF24L01P+ESP8266，目前ESP8266预留接口，功能调试主要是针对于RA-01+NRF24L01P。由于硬件原因，LORA的单包最大数据为128Byte，NRF24L01P最大数据为32Byte，这对于传输json数据太痛苦，但是传输modbus这种协议很难解读。所以我采用的类似json的“序列化”+“反序列化”的方式进行编写，这样后期可无限制的添加协议，不会影响之前设备的协议。同时在LORA和NRF24L01P上做了简单的拆组包协议，以便于发送更长的数据包。目前支持最高512Byte。

4. 兼容协议

无论是通过RS232/485、LORA、NRF24L01、ETH，所有的数据协议会分为两种，第一种JSON，第二种自定义协议。然后把数据放入指定的TASK解析，例如要开个灯，从RS232发送，从ETH发送，从LROA发送都是一样的效果，而且执行的程序也是一样的，只是指令进出的管道不一样而已。这样方便于管理通信协议，不会造成混乱。

5. 电量检测

1秒一次检测DCDC输入电压值，并记录发送到服务器，方便于核实供电情况。

无线采集控制功能验证板介绍：

这只是为了验证功能，所以采用了N合一的设计，实际应用应该不会用到这么多。

多合一内容：SHT21 + DS18B20 + BH1750FVI + MQ-XXX + 2路继电器 + 1个UART扩展。

无线通信：LORA/NRF24L01P，二选一。演示采用LORA，这个相对复杂点，NRF24L01P相对简单一点，暂时不做演示。

模块采用MOS管控制电源，不用则关闭，以降低功耗，主控采用STM8L151K4，最终最低功耗做到了2.5ua睡眠电流，RTC唤醒，视频有介绍哈。

六、作品演示

七、总结

由于时间关系，只做了PC端演示程序，但是协议都是零活的，后续会完善B端展示。无论是http，ws，socket，有效数据里面的数据协议均是一样，

这样就让整套系统更加容易管理。

服务器用的linux + php + workerman + mosquito + mysql + nginx搭建。支持长连接，高并发！针对于嵌入式物联网设备。服务器目前完成了：用户登陆+数据解析+数据存储+远程升级 + 远程控制等，后续继续完善B端，这样就方便于手机操控，同时绑定在微信里面就更易用了。

提醒下：买物料一定要仔细！！！我这就买错了一个物料，继电器我设计的是5V供电，买成了12V，后面写程序的时候才发现，然后在一个开发板上卸了两个下来。上面的图片继电器是12V，那是焊接好拍摄的。视频里面是5V，那是后面写程序的时候修改过了。