[發明專利]一種基于NB-IOT網絡的USB透傳設備及方法

在審

• 申請號: 201711238211.9
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107959679A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 馬辰;于治樓;孫善寶
• 申請（專利權）人: 濟南浪潮高新科技投資發展有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司37100
• 代理人: 闞恭勇

技術領域

本發明涉及嵌入式應用技術領域，尤其涉及一種基于NB-IOT網絡的USB透傳設備及方法。

背景技術

隨著網絡通信技術的不斷發展，新的通信方式和技術不斷出現，近年來，基于移動蜂窩網絡的NB-IoT進入人們的視野，NB-IOT因其具有覆蓋范圍廣、連接性好、功耗低、成本低、大容量等優點，受到越來越多的關注。目前，中國電信已完成全國NB-IoT網絡的覆蓋，正式進入商用時代。

目前的USB透傳設備大多以短距離通信為主，其中以WiFi和藍牙為主，其通信距離基本都在10米左右，所以必須在有WiFi熱點或者藍牙設備的范圍內連接，局限性較大，無法在戶外無WiFi熱點環境下使用。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提出了一種基于NB-IOT網絡的USB透傳設備。該設備利用NB-IOT的覆蓋廣和低成本等特點，將USB數據轉換成網絡數據，利用NB-IOT網絡通過UDP協議傳送到服務器端指定的位置，從而以較低的成本解決戶外無法實現USB透傳的功能。

本發明的技術方案是：

一種基于NB-IOT網絡的USB透傳設備，

主要由MCU、CH340轉換芯片、電源管理芯片和NB-IOT模組等三部分組成；

MCU采用STM32單片機，通過一路UART接收CH340芯片發來的數據，同時另一路UART控制NB-IOT模組發送數據；

要實現USB信號轉換為TTL信號，本發明采用的芯片方案是CH340，可替代的芯片還有PL2303、CP210等；

NB-IOT采用移遠的BC95模組，可通過UART控制，實現NB-IOT的全部功能；

電源管理芯片采用LM1117-3.3低壓差線性穩壓器，實現將usb的5v電壓轉換為3.3v電壓，為MCU和NB-IOT模組供電。

本發明還提供了一種基于NB-IOT網絡的USB透傳方法，

首先將USB信號轉化為TTL信號，經MCU處理后，控制NB-IOT模組，將數據通過NB-IOT模組以UDP協議方式發送到目的服務器，服務器解析數據后得到原始數據。

具體操作步驟為：

a)將設備插入PC機，會自動識別ch340芯片并自動安裝驅動程序，若安裝失敗，可手動安裝ch340驅動；

b)設備通電后，MCU執行初始化程序，主要包括將晶振源設置為72Mhz外部晶振輸入模式、設置16位定時器為1秒觸發中斷模式、將PIN腳配置為與CH340和NB-IOT模組相連的引腳為UART通信模式，其余未用到的引腳配置為高阻態輸入；

c)初始化工作完成后，MCU通過UART串口以AT指令方式控制NB-IOT模組工作，控制過程如下：

MCU發送AT+CGSN＝1命令，查看NB-IOT模組是否有IMEI號返回，若有返回，則NB-IOT模組狀態正常，若沒有返回，說明NB-IOT模組異常，異常標志置1

按照AT指令，MCU分別發送AT+CSQ、AT+NUESTATS、AT+CEREG？、AT+CSCON？

查詢模塊聯網成功后，系統進入待機狀態，等待收發數據

d)設備待機狀態下，16位定時器定時喚醒MCU，從而給PC機定時發送心跳包，保證設備的激活狀態；

e)當設備組網成功后，MCU通過ch340芯片，接收來自PC機的透傳數據，并進行CRC32校驗后，通過UART將數據發送給NB-IOT模組，命令格式如下：AT+NSOST＝<socket>,<remote_addr>,<remote_port>,<length>,<data>，從而通過NB-IOT網絡發送到設定的服務器地址上，實現遠距離透傳功能。

附圖說明

圖1是一種基于NB-IOT網絡的USB透傳設備架構圖；

圖2是一種基于NB-IOT網絡的USB透傳設備MCU工作流程圖。

具體實施方式

下面對本發明的內容進行更加詳細的闡述：

本發明主要由MCU、CH340轉換芯片、電源管理芯片和NB-IOT模組等三部分組成，其架構如圖1所示；

MCU采用STM32單片機，通過一路UART接收CH340轉換芯片發來的數據，同時另一路UART控制NB-IOT模組發送數據，工作流程如圖2所示；