阅读说明：本技术 一种基于gsm通信芯片的lora全双工基站 (LORA full duplex base station based on GSM communication chip ) 是由 张高明 陈博 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种基于GSM通信芯片的LORA全双工基站包括主控板包括GSM通信芯片；lora芯片,所述lora芯片包括第一lora芯片和第二lora芯片；所述第一lora芯片和第二lora芯片均通过标准SPI接口与所述GSM通信芯片建立数据通信连接；天线；滤波器；电源管理模块,用于将12V电压转换为3.3V或5V,以给所述基站提供电源；储存卡,用于保存设备配置参数和运行日志,以及接收到的终端数据；调试串口,用于跟踪监测基站运行状态,排查故障和异常。本发明的基站安装方便,采用LoRa传输技术,功耗低,传输数据安全稳定；成本低,且基站接受终端数据和下行数据互不影响。(The invention discloses an LORA full duplex base station based on a GSM communication chip, which comprises a main control board and a GSM communication chip, wherein the main control board comprises a GSM communication chip; the chip of the lora, the said lora chip includes the first lora chip and second lora chip; the first lora chip and the second lora chip are in data communication connection with the GSM communication chip through a standard SPI interface; an antenna; a filter; the power management module is used for converting the 12V voltage into 3.3V or 5V voltage so as to provide power for the base station; the storage card is used for storing the equipment configuration parameters, the operation log and the received terminal data; and the debugging serial port is used for tracking and monitoring the running state of the base station and troubleshooting faults and abnormalities. The base station is convenient to install, low in power consumption and safe and stable in data transmission by adopting the LoRa transmission technology; the cost is low, and the receiving of the terminal data and the downlink data by the base station are not influenced mutually.)

一种基于GSM通信芯片的LORA全双工基站

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于GSM通信芯片的LORA全双工基站。

背景技术

LoRa是由升特公司(Semech)发布的一种专用于无线电调制解调的技术，具有低功耗、低成本、低速率、远距离传输等特性，目前LoRa技术在物联网领域应用的越来越广泛，替代以前高功耗的其他无线类产品的趋势越来越明显。LoRa无线技术，借助于安全性和稳定性都高的LoRaWAN协议，将LoRa终端类产品组成小型网络，由lora基站集中采集终端数据加密打包后，通过可靠的传输层协议(TCP/IP)将数据传输至后台服务器。

目前市场上已有较成熟的lora基站，大部分都存在以下缺陷：

1.成本高，对于lora终端产品分布较少或地下车库等区域部署略显浪费。

2.产品尺寸大，给安装带来不便。

3.终端上行数据或lora基站下行数据丢失概率高，即lora基站正在接受终端数据或下行数据时，是不能同时下行数据或接受终端数据的，从而导致数据丢失。

发明内容

为了解决上述相关领域中的不足，本发明提供一种基于GSM通信芯片的LORA全双工基站，借助GSM通信芯片和两组lora射频芯片(SX1278)的完美结合，以实现lora基站的全双工通信。

本发明的一种基于GSM通信芯片的LORA全双工基站是通过以下技术方案实现的：

一种基于GSM通信芯片的LORA全双工基站，所述基站包括GSM通信芯片，用于实现所述基站的运营商基站小区定位；

lora芯片，所述lora芯片包括第一lora芯片和第二lora芯片；所述第一lora芯片负责基站的下行数据，所述下行数据包括从服务器到基站的操作指令或者基站要下行给终端模块的数据；所述第二lora芯片负责基站接受终端数据；所述第一lora芯片和第二lora芯片均通过标准SPI接口与所述GSM通信芯片建立数据通信连接；

天线，用于提高所述基站通信的覆盖范围；

滤波器，用于所述第一lora芯片、第二lora芯片与所述天线的连接，有效隔离第一lora芯片的接收和第二lora芯片的发送；

电源管理模块，用于将12V电压转换为3.3V或5V，以给所述基站提供电源；

储存卡，用于保存设备配置参数和运行日志，以及接收到的终端数据；所述储存卡通过SPI口与所述GSM通信芯片连接；

调试串口，用于跟踪监测基站运行状态，排查故障和异常；

进一步地，所述第一lora芯片设定信道范围为500MHz～510MHz；能在500MHz～510MHz区间内配置，每个频点间隔200KHz，能配置相同信道；

所述第二lora芯片设定信道范围为470MHz～480MHz；能在470MHz～480MHz区间内配置，每个频点间隔200KHz，能配置相同信道。

进一步地，所述第一lora芯片的默认配置频点为500.1MHz、500.3MHz、500.5MHz、500.7MHz、500.9MHz、501.1MHz、501.3MHz、501.5MHz共8个；

所述第二lora芯片的默认配置频点为470.1MHz、470.3MHz、470.5MHz、470.7MHz、470.9MHz、471.1MHz、471.3MHz、471.5MHz共8个。

进一步地，所述基站到服务器数据传输，在GSM底层驱动程序基础上运行MQTT协议，通过调用GSM内部的MQTT函数接口，达到数据到服务器的收发功能。

进一步地，所述基站还包括显示屏，所述显示屏通过通信串口与所述GSM通信芯片连接，所述显示屏用于显示基站的配置页面和数据展示。

进一步地，所述基站还包括以太网口，所述太网口用于连接路由器，在基站内部配置基站IP地址等信息，数据通过以太网将数据传输到用户服务器所在的设备地址和端口。

进一步地，所述基站还包括可充电锂电池，用于基站外部供电断开后基站紧急供电使用。

进一步地，所述储存卡还保存有从服务器同步终端设备ID和秘钥，所述基站接收到终端的入网请求后，检测终端设备号是否存在于内部数据库，如果没有则过滤掉，如果有则向终端回复入网许可数据帧。

进一步地，所述第一lora芯片和第二lora芯片均为SX1268射频芯片。

进一步地，所述基站采用12V POE供电方式进行供电。

本发明相比于现有技术而言，具备以下有益效果：

1)安装方便，设备均可以安装在有GSM信号的地方，无需额外建设基站塔或其他辅助设备；

2)采用LoRa传输技术，功耗低，传输数据安全稳定；

3)成本低，对于地下室或者LoRa终端分布较少等区域，非常适宜；

4)基站接受终端数据和下行数据互不影响，从而减小终端上行数据或lora基站下行数据丢失概率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明基站与服务器和终端的连接示意图；

图2为本发明基站的结构示意图；

图3为本发明基站的连接关系示意图；

图4为本发明基站GSM通信芯片的结构示意图；

图5为本发明基站数据传输的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明中未详细说明的结构或工作原理属于现有技术和本领域的公知常识，本技术领域的技术人员应当知晓。

一种基于GSM通信芯片的LORA全双工基站，所述基站包括

GSM通信芯片，利用GSM通信芯片驻网的运营商基站编号和附近运营商基站编号，实现所述基站的运营商基站小区定位；

lora芯片，所述lora芯片包括第一lora芯片和第二lora芯片；所述第一lora芯片负责基站的下行数据，从服务器到基站的操作指令或者基站要下行给终端模块的数据都通过第一lora芯片实现；所述第二lora芯片负责基站接受终端数据；所述第一lora芯片和第二lora芯片均通过标准SPI接口与所述GSM通信芯片建立数据通信连接；

天线，用于提高所述基站通信的覆盖范围；

滤波器，用于所述第一lora芯片、第二lora芯片与所述天线的连接；第一lora芯片连接滤波器工作范围500MHz～510MHz，第二lora芯片连接滤波器工作范围470MHz～480MHz，采用滤波器可以有效降低环境对基站信号的干扰，有效隔离第一lora芯片的接收和第二lora芯片的发送，避免自发自收的情况出现，提高数据传输的稳定性；

电源管理模块，用于将12V电压转换为3.3V或5V，以给所述基站提供电源；

储存卡，用于保存设备配置参数和运行日志，以及接收到的终端数据；所述储存卡通过SPI口与所述GSM通信芯片连接；基站从服务器同步过来的终端设备号和秘钥会作为备份存储在存储卡上，当内部数据库异常时调用存储卡上的备份数据恢复数据库；所述基站接收到终端的入网请求后，检测终端设备号是否存在于内部数据库，如果没有则过滤掉，如果有则向终端回复入网许可数据帧；终端接收到入网许可后，即可发送数据；所述基站接收到终端的数据后，用ID搜索内部数据库存储的秘钥，使用秘钥将数据解码成明文，再把数据存储于本地数据库，需要回复的数据帧，基站会按照数据协议规则封装数据包下发给终端设备，自动执行与终端的数据交互任务；所述基站的运行日志，也会保存在存储卡上，便于异常数据分析和基站状态监控。基站的配置信息，也会以配置表的形式存储在存储卡内部，当基站运行异常时可用配置表信息进行恢复；

调试串口，用于跟踪监测基站运行状态，排查故障和异常；也可通过调试串口连接基站，进行基站的本地升级、参数配置等操作；

进一步地，所述第一lora芯片设定信道范围为500MHz～510MHz；能在500MHz～510MHz区间内配置，每个频点间隔200KHz，能配置相同信道；

所述第二lora芯片设定信道范围为470MHz～480MHz；能在470MHz～480MHz区间内配置，每个频点间隔200KHz，能配置相同信道。

进一步地，所述第一lora芯片的默认配置频点为500.1MHz、500.3MHz、500.5MHz、500.7MHz、500.9MHz、501.1MHz、501.3MHz、501.5MHz共8个；

所述第二lora芯片的默认配置频点为470.1MHz、470.3MHz、470.5MHz、470.7MHz、470.9MHz、471.1MHz、471.3MHz、471.5MHz共8个。

进一步地，基站内部运行GSM程序，自带SIM卡识别和自动搜网驻网功能，支持移动、联通、电信运营商SIM卡，不支持语音视频功能，仅支持数据业务。所述基站的应用程序，运行于GSM的程序之上，调用GSM的底层驱动实现数据的收发功能；所述基站到服务器数据传输，在GSM底层驱动程序基础上运行MQTT协议，通过调用GSM内部的MQTT函数接口，达到数据到服务器的收发功能。

进一步地，所述基站还包括显示屏，所述显示屏通过通信串口与所述GSM通信芯片连接，所述显示屏用于显示基站的配置页面和数据展示。所述基站工作的频段、速率、以及数据推送地址、日志输出路径等参数，需要通过基站的页面进行设置。

进一步地，所述基站还包括以太网口，所述太网口用于连接路由器，在基站内部配置基站IP地址等信息，数据通过以太网将数据传输到用户服务器所在的设备地址和端口。

进一步地，所述基站还包括可充电锂电池，用于基站外部供电断开后基站紧急供电使用，设计使用时长为24小时，当有外部供电时GSM主控内部的充电模块就会给锂电池进行充电。外部供电断开转为内部电池供电时，所述基站向后台服务器发送断电报警数据；当内部电池电压低于3.7V时，所述基站向后台服务器发送内部低电报警数据；当内部电池电压低于3.55V时，所述基站向后台服务器发送低电关机报警数据；当所述基站供电开机时，开机完成发送登录请求数据，这样服务器可实时监控所述基站的供电情况。

所述基站直接对接用户的应用服务器，直接将应用数据推送给用户应用服务器，不经过中转服务器，数据传输效率高。

进一步地，所述第一lora芯片和第二lora芯片均为SX1268射频芯片。

进一步地，所述基站采用12V POE供电方式进行供电。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本技术领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。