物联网芯片

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物联网芯片 [复制链接]

物联网被业内认为是继计算机、互联网之后世界产业技术第三次革命，其市场规模达到万亿级，前景可谓无限光明。根据 IDC 测算，到2021年将会有 250 亿台设备联网，而物联网芯片作为万物互联的关键，目前架构多样化，市场也尚未成型。万物互联的前提是智能终端设备与传感器的连接，其应用场景和特性使得物联网芯片偏向低功耗和高整合度，低功耗使得开发人员能够为功耗受限设备增添功能，同时保持芯片尺寸，扩大应用可能性。添加高集成度的元件可实现芯片的即插即用，简化应用开发，方便设备更新换代，便于产品快速推向市场。

 

ZLAN1003芯片就是这么一款即插即用的物联网芯片这款芯片 它具有一个10M/100M的以太网接口（内部已经集成PHY功能），一个普通速率UART、一个高速UART和一些可配置的功能引脚。ZLAN1003系列的基本的功能是实现UART到TCP/IP的协议转化，即将UART收到的数据转到到云端/计算机，云端/计算机下发的数据转发到UART。实现这些功能，无需用户开发程序，ZLAN1003内部的程序是已经固化好的，用户配置即可使用。可以将它视为一颗单芯片级别的串口转网口芯片、物联网芯片。

 

  它内部已经集成物联网（IOT）所需的各类功能，包括：

1. 通过网口搜索和配置ZLAN1003的参数；
2. 通过网口下载自定义的Web，通过Web配置IP和波特率等参数；
3. 可配置ZLAN1003的工作模式自动连接7个云端服务器；
4. 可以配置ZLAN1003具有注册包和心跳包功能；
5. 可配置为http模式，可以和云端的asp/php的GET/POST指令直接对接；
6. 可以配置为“转码”功能，可以自动串口发送指令，采集仪表数据后按照定制格式上传；
7. 具有Modbus网关功能，实现Modbus TCP转Modbus RTU；
8. 支持SNMP协议，可以将各类串口协议转化为SNMP协议；
9. ZLAN1043N支持P2P方式的内网穿越通讯，实现随时随地通过ID联网。
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      2019-11-22 14:12 上传

      图2 ZLAN1003方框图

      ZLAN1003系列额内部固件程序是已经固化好的，无需二次开发，但是可以通过网口进行程序升级。芯片的外部接口主要是UART、以太网和IO接口。ZLAN1003内部功能模块包括：网络配置的芯片参数的功能，串口通过类似AT指令配置的功能，通过已经内嵌的Web进行配置的功能，IO控制输入输出引脚功能等。

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           2019-11-22 14:12 上传

           图3 ZLAN1003 应用图

           ZLAN1003系列芯片内部程序无需用户二次开发，对接用户MCU的UART直接收发数据即可将数据传输到网络上的计算机程序。用户使用步骤大致如下：

           1. 卓岚提供完整的ZLAN1003芯片的外围电路图，用户按照此电路图设计，将ZLAN1003焊接到电路板。
           2. ZLAN1003的电路板上电后，电路板的RJ45网口接入网络，网络中的任何一台计算机通过ZLVircom或者用户自己开发的程序，通过网络搜索设备，使用ZLVircom查看ZLAN1003的IP和端口，如有需要可以配置IP和波特率。将计算机上的Socket（TCP/IP）软件连接到设备IP和端口。
           3. 相关指示灯指示ZLAN1003和计算机是否建立TCP/IP。
           4. 等连接建立后，Socket（TCP/IP）软件发送给ZLAN1003的数据将通过UART发给用户的MCU，用户MCU的数据也可以通过UART发数据给计算机Socket（TCP/IP）软件。
           5. 如有需要，用户MCU上电后也可以通过类AT指令读取ZLAN1003的MAC，修改IP等操作。

            

           以上的使用步骤中并没有一点软件开发工作，即使是硬件开发也提供有完整的电路图。只需要使用ZLVircom一次性配置ZLAN1003的IP、波特率等参数保存好后就可以使用，真正做到了零软件开发。

           一般来说可以在1个星期完成一个基于以太网的物联网产品的开发。此零软件开发特点为用户产品快速上市提供了快捷的方案，也避免了软件开发时间长、软件开发不稳定等问题。

           1. 1. 5. 集成丰富的IOT功能

           ZLAN1003内部已经集成了很多IOT的功能模块，减少了用户的开发相关物联网功能的工作量。这里简单介绍几个典型功能：

           1. 注册包和心跳包功能：物联网设备和云端对接的时候需要将自的ID发送到云端软件，方便云端识别设备的编号。ZLAN1003/1043具有多种注册包和心跳包方式。
           2. ZLAN1043可配置为http模式，可以和云端的asp/php的GET/POST指令直接对接；
           3. ZLAN1043可以配置为“转码”功能，可以自动串口发送指令，采集仪表数据后按照定制格式上传；方便了将不同的设备转化为统一的云端服务器格式，而不需要二次开发。
           4. 具有Modbus网关功能，实现Modbus TCP转Modbus RTU；
           5. ZLAN1043N支持P2P方式的内网穿越通讯，实现随时随地通过ID联网：可以在没有云端的环境下实现PC监控任意一台内网的设备。
              1. 6. 某些应用无需外置MCU

           由于ZLAN1003芯片无需MCU通过串口、SPI进行配置，内部固化的程序已经可以实现UART转TCP/IP，且ZLAN1043具有强大的“转码”编程功能，所以用户可以省略MCU，这样可以降低电路板复杂度和节约成本。

           我们列举如下几个情况：

           1. 对接无线串口模块：ZLAN1003可以用作某些无线模块数据采集转化为TCP/IP的网关。这个网关一端是无线模块，比如蓝牙、Zigbee、Rola等UART接口的模块，另外一端是以太网。此时只需要将ZLAN1003的UART和无线模块的UART直接对接即可，不需要再增加一个MCU。

           

           图4对接无线模块

           2. 仪表采集：ZLAN1043支持强大的“转码”功能，它具有自动采集，按照定制的格式定时上发的数据的可编程功能。此时只要将“转码”配置文件写入ZLAN1043内部，则ZLAN1043就会发送特定的指令，并按照固定的格式上发给云端，需要电路板上增加一个MCU进行数据采集和协议转化。

           

           图5仪表采集

           3. 串口转网口网关：ZLAN1003本身就是一个功能强大的串口服务器单芯片，如果需要实现串口转网口网关功能时，需要再外加MCU，也无需软件开发。另外ZLAN1003具有RS485EN引脚，可以支持对接各类485芯片。
              1. 7. 无缝对接原来串口程序

           

           图6用户MCU串口程序无修改

                    很多RS232/RS485设备原来内部的MCU具有UART接口，且MCU内部程序是已经开发好的，基于以下的原因可能用户不希望重新开发MCU内部的程序：

           1. 该MCU串口程序已经经过多年的应用验证，稳定可靠。如果重新开发为SPI等接口则会有稳定性方面的考虑。
           2. 由于研发进度短、研发资源不够等原因，如果能够直接使用原来的MCU的程序则会加快进度、减少研发投入。
           3. 原来的MCU程序代码已经丢失或者没有技术员在维护。

            

           ZLAN1003对于此类RS485/232设备的网络化升级提供了很好的方案，只要将原来和232/485芯片对接的部分和ZLAN1003对接即可。无需进行软件开发，只需要设计电路即可完成产品升级。

           另外ZLAN1003配备的ZLVircom具有虚拟串口功能，如果用户不想修改上位机串口软件，同样可以满足要求。