基于Arduino技术的智能光纤接入网关的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于智能家居领域，涉及一种基于Arduino技术的智能光纤接入网关。
【背景技术】
[0002]随着我国网络信号的全面覆盖和智能电子设备的不断发展，融合了无线传感网络技术、自动控制技术和计算机技术的智能家居产品逐渐兴起，推动了家居生活的智能化、简单化的不断发展。而随着我国经济的高速发展，智能手机、计算机、PAD等电子设备不断更新，人们对生活品质、家居环境的要求越来越高，对家居智能化的需求越来越强烈。
[0003]但是目前，我国的现代智能家居正处于初中期阶段，其存在以下的问题:
[0004](1)产品标准不统一:现有技术中，人们使用的终端接入方式多种多样，导致智能家居产品市场不规范，而标准不统一带来的问题就是智能家居产品的价格居高不下；
[0005](2)智能家居网关接放方式不统一:智能家居一般通过家庭网络接口接入，而宽带服务商为一般家庭只提供一个网络接口，该网关和家庭用无线路由器接入冲突，如果采用级联方式则会导致网速降低；而对于光纤接入口，拓展两个光纤接口会带来额外的费用，进一步令智能家居广品的成本提尚;
[0006](3)智能家居产品的利用率低:由于现有家庭中无线路由器功能与智能家居网关部分功能重复，无线通信时二者会出现相互干扰的现象，降低了各自的利用率。
【实用新型内容】
[0007]为解决现有技术中存在的以上不足，本实用新型提供了一种基于Arduino技术的智能光纤接入网关，能够在现有网络的基础上实现智能家居，方便人们日常的生活。
[0008]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0009]—种基于Arduino技术的智能光纤接入网关，它包括:
[0010]作为控制中心的Arduino控制器，其具有SPI接口和两个串行口 ；
[0011]用于将输入的网络信号转换为标准的一台协议和标准的网络接口转换模块，所述网络接口转换模块的控制信号输入端连接Arduino控制器的SPI接口 ；
[0012]用于将光信号转换成电信号的光电转换模块，所述光电转换模块的信号输入端通过光纤接口接入服务商提供的光纤宽带接口，光电转换模块的信号输出端连接网络接口转换模块的信号输入端；
[0013]用于提供无线路由器热点的WIFI路由模块，所述WIFI路由模块的控制信号输入端连接Arduino控制器的SPI接口，其信号输入端连接网络接口转换模块的信号输出端；
[0014]用于将WIFI信号转换为高速ZIGBEE信号的WIFI bee模块，所述WIFI bee模块的控制信号输入端连接Arduino控制器的一个串行口 ；
[0015]用于实现普通ZIGBEE协调器功能的ZIGBEE模块，所述ZIGBEE模块的控制信号输入端连接Arduino控制器的另一个串行口，其信号输出端连接一无线射频放大模块；
[0016]用于为上述各个模块提供电能的电源转换及充电模块，所述电源转换及充电模块的输入端连接通过交流适配器连接外部交流电，各个不同电压的输出端分别对应连接Arduino控制器、光电转换模块、ZIGBEE模块、WIFI路由模块、WIFI bee模块。
[0017]作为对Arduino控制器的限定:所述Arduino控制器一 ATmega64A芯片为核心，具有14路数字输入/输出口、6路模拟输入，以及一个16MHz晶体振荡器。
[0018]作为对本实用新型的进一步限定:所述光纤接口包括FDX1标准光纤接入口，以及转换滤波电路，所述FDX1标准管线接入口的输入端连接服务商提供的光纤宽带接口，输出端连接转换滤波电路的输入端；
[0019]所述光电转化模块包括IP113C芯片与24C01芯片，所述IP113C芯片将100BASE-FX光纤接入转换为10/100BASE-TX输出，其外接晶振引脚连接第一晶体振荡器电路，其第十三管脚FXRDP、第十四管脚FXRDM、第十六管脚FXTDP、第十七管脚FXTDM、第十八管脚FXSD分别连接转换滤波电路的输出端；所述24C01芯片为4K位串行COMS E2PR0M，其通过SDA、SCL信号采用I2C总线接口与IP113C芯片相连；
[0020]所述网络接口转换模块包括W5100芯片，所述W5100芯片支持SPI接口，其ΤΧ0Ρ管脚、ΤΧ0Ν管脚、RXIP管脚、RXIN管脚分别对应连接IP113C芯片的ΤΧ0Ρ管脚、ΤΧ0Ν管脚、TXIP管脚、RXIN管脚，并通过外接晶振引脚外接的第二振荡器电路连接Arduino控制的PB7管脚。
[0021]作为对本实用新型的更进一步限定:所述WIFI路由模块包括能够实现高度WLAN连接的WM-G-MR-9芯片，采用直接序列扩频和0FDM数据调制技术，同时采用AES/CCMP和WEP、TKIP的安全机制，具有切换开关和带通滤波功能，其通过自身的SPI接口分别连接Arduino控制器的SPI接口，以及W5100芯片的SPI接口。
[0022]作为对本实用新型的再更进一步限定:所述WIFI bee模块包括WIFLY RN171芯片，所述WIFLY RN171芯片为无线WIFI模块，兼容Xbee接口，其串行口连接Arduino控制器的第一组串行口；
[0023]所述ZIGBEE模块包括CC2530芯片，其输入串行口连接Arduino控制器的第二组串行口；
[0024]所述无线射频放大模块包括RFX2401C芯片，采用TX/RX收发接口和单天线接口，内含2.4GHz低通滤波器，其输入串行口连接CC2530芯片的输出串行口。
[0025]作为对本实用新型的电源转换及充电模块的限定:所述电源转换及充电模块包括充电电池、电源转换电路和充电电路，所述电源转换电路包括第一转换电路、第二转换电路、第三转换电路，所述第一转换电路的输入端通过交流适配器连接外部交流电，输出端输出C5.5V电源，并依次连接第二转换电路、第三转换电路，所述第二转换电路与第三转换电路分别输出DC3.3V和DC1.8V电源；
[0026]所述充电电路包括CN3052A芯片，所述CN3052A芯片的输入端通过交流适配器连接外部交流电，其信号输出端通过外围设置的电路连接充电电池。
[0027]由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的技术进步在于:
[0028](1)本实用新型具有WIFI路由模块、WIFI bee模块、ZIGBEE模块、无线射频放大模块，因此本实用新型兼容WIF1、高速ZIGBEE及普通ZIGBEE三种无线速率接入，通过对终端的接入请求判断接入协议，为终端设备自适应接入速率；
[0029](2)本实用新型兼容XBEE及ZIGBEE两种ZIGBEE协议，支持普通ZIGBEE、Arduino开源平台的Xbee协议及终端接入；
[0030](3)本实用新型设置的无线射频放大模块能够对普通ZIGBEE协调器输出信号进行放大，功率可调以实现家庭所有智能家居终端无线覆盖无盲区，满足用户的各种需求；
[0031](4)本实用新型的Arduino控制器、IP113C芯片、WIFLY RN171芯片，以及RFX2401C芯片全部选用低功耗芯片，工作过程中采用功率自适应、开关切换及深度休眠方式保证系统的低功耗运行，尤其是在电池供电过程时，为用户节省了电能；
[0032](5)本实用新型的WIFI路由模块以WM-G-MR-9芯片为核心，支持接入速率自适应，并采用AES/CCMP和WEP、TKIP的安全加密机制，保证家庭私有网络的安全及服务质量(QoS)；
[0033](6)本实用新型的WIFI路由模块设计了切换开关及带通滤波器，避免CDMA，GSM，PCS和WCDMA信号间的相互串扰，同时也避免了三种无线发射天线间的相互串扰；
[0034](7)本实用新型的Arduino控制器以ATmega64A芯片为核心，所述芯片使用SPI总线及I2C总线方式控制以太网、ZIGBEE网络信号的接入及变换，实现了控制总线到网络切换的创新技术；
[0035](8)本实用新型为提高无线传输的速率，所述光电转换模块设置了 24C01芯片，提供4K位串行CMOS E2PR0M，并通过编程利用W5100内部集成16KBYTE收发缓存，提高无线网络传输速率；
[0036](9)本实用新型的电源可以采用DC 9V交流适配器供电，也可以采用网关自带的充电电池供电，当用户家中停电时，网关可以继续工作，智能手机或PAD等使用电池供电的终端仍然可以短时间内访问网络，保证用户的体验良好。
[0037](10)本实用新型外部通过统一的光纤接口、RJ45接口、ZIGBEE、XBee接口，同时还提供工程控制总线SPI及I2C总线标准接口，为家庭智能网关及控制设备提供标准接入方式；
[0038](11)本实用新型设有专用WIF1-BEE无线组网及通信电路，传输速率可达到464Kbps，远高于普通ZIGBEE 250Kbps的传输速率，打破了传统ZIGBEE传输250Kbps的上限，并且支持Adhoc和基础设