基于SoC多通道物联网的燃气表控制器.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020236848.5 (22)申请日 2020.02.28 (73)专利权人 西安米特电子科技有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新区丈八街 办丈八五路43号高科尚都ONE尚城A座 12层 (72)发明人 叶锋武敬彬王长民刘渊 (74)专利代理机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 代理人 王孝明 (51)Int.Cl. G07F 15/00(2006.01) G07F 15/06(2006.01) H04L 29/08(2006.01) H04B 5/0

2、0(2006.01) (54)实用新型名称 一种基于SoC多通道物联网的燃气表控制器 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于SoC多通道物联 网的燃气表控制器， 包括SoC通讯模块、 计量模 块、 液晶显示模块、 数据存储模块、 电源管理模 块、 NFC通讯模块和数据加密模块； SoC通讯模块 用于接收计量模块采集的脉冲输入信号， 将接收 到的脉冲输入信号转换为燃气计量数据， 并对所 述的燃气计量数据进行处理获得计量气量； SoC 通讯模块还用于根据计量气量获得剩余气量、 将 所述的计量气量和剩余气量上传至燃气公司的 服务器以及实现燃气表与手机NFC的数据交互， 本实用新型解决了现有技术中存在

3、的物联网智 能燃气表购气模式单一的技术问题， 同时降低了 燃气表的成本。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 211787327 U 2020.10.27 CN 211787327 U 1.一种基于SoC多通道物联网的燃气表控制器， 其特征在于， 包括分别与SoC通讯模块 电连接的计量模块、 液晶显示模块、 数据存储及加密集成模块、 电源管理模块和NFC通讯模 块； 所述的SoC通讯模块用于接收计量模块采集的脉冲输入信号， 将接收到的脉冲输入信 号转换为燃气计量数据， 并对所述的燃气计量数据进行处理获得计量气量； 所述的SoC通讯模块还用于根据计量气量获得剩余气量； 所述的SoC通讯模

4、块还用于将所述的计量气量和剩余气量上传至燃气公司的服务器； 所述的SoC通讯模块还用于实现燃气表与NFC通讯模块实现数据交互传输； 所述的计量模块用于采集工况状态下的燃气流量； 所述的液晶显示模块用于显示燃气表运行过程中的各种实时信息； 所述的数据存储及加密集成模块用于存储计量气量和剩余气量， 并进行数据加密； 所述的电源管理模块用于为SoC通讯模块提供稳定的工作电压。 2.如权利要求1所述的基于SoC多通道物联网的燃气表控制器， 其特征在于， 所述的计 量模块的DEC_GAS引脚、 MAG引脚分别与SoC通讯模块的RXD引脚、 TXD引脚相连； 液晶显示模 块的LCD_CTL引脚、 LCD_

5、SCL引脚， LCD_SDA引脚分别与SoC通讯模块的NETLIGHT引脚、 UART3_ RXD引脚和UART3_TXD引脚相连； 数据存储及加密集成模块的E_PWR引脚、 E_RST引脚、 E_SCL 引脚、 E_SDA引脚分别与SoC通讯模块的GPIO1引脚、 GPIO3引脚、 GPIO2引脚和GPIO4引脚相 连； NFC通讯模块的CS引脚、 SCLK引脚、 MOSI引脚和MISO引脚分别与SoC通讯模块SPI_CS引 脚、 SPI_SCLK引脚、 SPI_MOSI引脚和SPI_MISO引脚相连。 3.如权利要求1所述的基于SoC多通道物联网的燃气表控制器， 其特征在于， 所述的NFC

6、 通讯模块与手机使用13.56Mhz的无线频段进行数据交互。 4.如权利要求1所述的基于SoC多通道物联网的燃气表控制器， 其特征在于， 所述的SoC 通讯模块采用BC35G模组。 5.如权利要求1所述的基于SoC多通道物联网的燃气表控制器， 其特征在于， 所述的NFC 通讯模块采用PN512模拟卡芯片。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211787327 U 2 一种基于SoC多通道物联网的燃气表控制器 技术领域 0001 本实用新型涉及智能燃气表技术领域， 具体涉及一种基于SoC多通道物联网的燃 气表控制器。 背景技术 0002 当前， 互联网技术的快速发展推动了智能物联网燃气表的快速普

7、及， 越来越多城 乡居民家庭用上了物联网智能燃气表， 居民用户足不出户即可快速便捷购气， 现有技术中， 使用物联网智能燃气表的用户主要依靠公共网络覆盖信号购买燃气， 但城市中复杂的建筑 结构导致智能燃气表通过公共网络购气出现了信号覆盖差的问题， 给部分用户带来了不好 的用户体验， 导致物联网智能燃气表的全区域普及遭遇到一定的发展瓶颈， 这种单一气费 缴存方式的物联网燃气表已经无法满足不同客户群体的使用需求。 发明内容 0003 针对现有技术存在的不足， 本实用新型的目的在于， 提供一种基于SoC多通道物联 网的燃气表控制器， 以解决现有技术中存在的物联网智能燃气表购气模式单一的技术问 题。 0

8、004 为了解决上述技术问题， 本实用新型采用如下技术方案予以实现： 0005 一种基于SoC多通道物联网的燃气表控制器， 包括分别与SoC通讯模块电连接的计 量模块、 液晶显示模块、 数据存储及加密集成模块、 电源管理模块和NFC通讯模块； 0006 所述的SoC通讯模块用于接收计量模块采集的脉冲输入信号， 将接收到的脉冲输 入信号转换为燃气计量数据， 并对所述的燃气计量数据进行处理获得计量气量； 0007 所述的SoC通讯模块还用于根据计量气量获得剩余气量； 0008 所述的SoC通讯模块还用于将所述的计量气量和剩余气量上传至燃气公司的服务 器； 0009 所述的SoC通讯模块还用于实现燃

9、气表与NFC通讯模块实现数据交互传输； 0010 所述的计量模块用于采集工况状态下的燃气流量； 0011 所述的液晶显示模块用于显示燃气表运行过程中的各种实时信息； 0012 所述的数据存储及加密集成模块用于存储计量气量和剩余气量， 并进行数据加 密； 0013 所述的电源管理模块用于为SoC通讯模块提供稳定的工作电压。 0014 本实用新型还具有如下技术特征： 0015 进一步地， 所述的计量模块的DEC_GAS引脚、 MAG引脚分别与 SoC通讯模块的RXD引 脚、 TXD引脚相连； 液晶显示模块的LCD_CTL 引脚、 LCD_SCL引脚、 LCD_SDA引脚分别与SoC通 讯模块的 N

10、ETLIGHT引脚、 UART3_RXD引脚和UART3_TXD引脚相连； 数据存储及加密集成模块 的E_PWR引脚、 E_RST引脚、 E_SCL引脚、 E_SDA引脚分别与SoC通讯模块的GPIO1引脚、 GPIO3 引脚、 GPIO2 引脚和GPIO4引脚相连； NFC通讯模块的CS引脚、 SCLK引脚、 MOSI 引脚和MISO引 说明书 1/4 页 3 CN 211787327 U 3 脚分别与SoC通讯模块SPI_CS引脚、 SPI_SCLK引脚、 SPI_MOSI引脚和SPI_MISO引脚相连。 0016 进一步地， 所述的NFC通讯模块与手机使用13.56Mhz的无线频段进行数

11、据交互。 0017 进一步地， 所述的SoC通讯模块采用BC35G模组。 0018 进一步地， 所述的NFC通讯模块采用PN512模拟芯片。 0019 本实用新型与现有技术相比， 具有如下技术效果： 0020 (1)本实用新型通过运营商公共网络和家庭内网实现燃气表用气记录数据上传， 实现了居民用户购气， 远程阀控等重要功能， 为智慧城市建设提供了有效的数据支撑。 0021 (2)本实用新型采用国产低功耗SoC通讯模块， 所用的SoC通讯模块既可以用作通 信模块， 又可以用作数据处理模块， 比传统物联网燃气表节省一颗MCU， 可以达到降低硬件 成本目的。 0022 (3)本实用新型采用的数据加密

12、模块和数据存储模块集成于单颗芯片中， 不但硬 件节省了PCB布局空间和IO接口， 也使软件操作达到统一接口。 0023 (4)本实用新型具有休眠功耗低、 可高速通信的优点。 0024 (5)本实用新型的NFC通讯模块与NFC智能手机终端通过非接触模拟卡实现通信， 在安装有燃气APP的NFC智能手机终端， 即可通过运营商公网购气， 又可通过家庭内网购气， 从而实现了多种方式购气。 附图说明 0025 图1是本实用新型的原理图。 0026 图2是本实用新型的NFC模块的工作原理。 0027 图3是本实用新型的SoC模块的电路示意图。 0028 图4是本实用新型的NFC模块的电路示意图。 0029

13、以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。 具体实施方式 0030 以下给出本实用新型的具体实施例， 需要说明的是， 本实用新型并不局限于以下 具体实施例， 凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。 0031 需要说明的是， 本实用新型中所述的模块均为常规模块， 可以在市场上购得， 可实 现功能选择。 0032 在本实用新型中， 在未作相反说明的情况下， 术语 “相连” 、“连接” 、 等术语应做广 义理解， 例如， 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连 通或两个元件的相互作用关系。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以

14、根据具体情况理解 上述术语在本实用新型中的具体含义。 0033 实施例1： 0034 遵从上述技术方案， 如图1至图4所示， 本实施例给出一种基于 SoC多通道物联网 的燃气表控制器， 包括分别与SoC通讯模块电连接的计量模块、 液晶显示模块、 数据存储及 加密集成模块、 电源管理模块和NFC通讯模块。 在本实施例中， SoC模组作为主控制器， 与其 他各模块通过信号传输引脚独立连接， 用于实现信号的传输和模块的控制。 0035 SoC通讯模块用于接收计量模块采集的脉冲输入信号， 将接收到的脉冲输入信号 说明书 2/4 页 4 CN 211787327 U 4 转换为燃气计量数据， 并对燃气计

15、量数据进行处理获得计量气量。 0036 SoC通讯模块还用于根据计量气量获得剩余气量。 0037 SoC通讯模块还用于将计量气量和剩余气量上传至燃气公司的服务器。 0038 SoC通讯模块还用于实现燃气表与NFC通讯模块实现数据交互传输。 0039 计量模块用于采集工况状态下的燃气流量。 0040 在本实施例中， SoC通讯模块的IO口通过直连方式与计量模块的 DEC_GAS引脚、 MAG引脚相连， 进行脉冲信号采集。 0041 液晶显示模块用于显示燃气表运行过程中的各种实时信息。 0042 数据存储及加密集成模块用于存储计量气量和剩余气量， 并在通信过程中进行数 据加密。 0043 在本实施

16、例中， 液晶显示模块由液晶驱动芯片BUC9799及其厂家提供的标准外围 电路构成。 0044 电源管理模块用于为SoC通讯模块提供稳定的工作电压。 0045 作为本实施例的一种优选方案， 计量模块的DEC_GAS引脚、 MAG引脚分别与SoC通 讯模块的RXD引脚、 TXD引脚相连， 用于传输由燃气表采集实时气体流量转换得到的电信号； 液晶显示模块的 LCD_CTL引脚、 LCD_SCL引脚、 LCD_SDA引脚分别与SoC通讯模块的NETLIGHT 引脚、 UART3_RXD引脚和UART3_TXD引脚相连， 用于传输燃气表液晶屏上需要显示的信息断 码信号， 以便实现人机交互， 帮助用户通过

17、液晶屏上的内容进行查询和充值等操作； 数据存 储及加密集成模块的E_PWR引脚、 E_RST引脚、 E_SCL引脚、 E_SDA引脚分别与SoC通讯模块的 GPIO1引脚、 GPIO3引脚、 GPIO2引脚和GPIO4 引脚相连， 用于实现燃气表网络通信的上下行 数据加密、 传输用户计量结算等重要数据； NFC通讯模块的CS引脚、 SCLK引脚、 MOSI引脚和 MISO引脚分别与SoC通讯模块SPI_CS引脚、 SPI_SCLK引脚、 SPI_MOSI引脚和SPI_MISO引脚 相连， 用于传输燃气表与NFC手机终端13.56Mhz无线通信转为而来的电信号。 0046 作为本实施例的一种优选

18、方案， NFC通讯模块与手机使用 13.56Mhz的无线频段进 行数据交互。 0047 在本实施例中， 如图3和图4所示， SoC通讯模块通过SPI接口与 NFC通讯模块进行 数据交互， 如图3所示， SoC通讯模块的SPI_CS引脚、 SPI_SCLK引脚、 SPI_MOSI引脚、 SPI_MISO 引脚分别与NFC控制模块的CS引脚、 SCLK引脚、 MOSI引脚、 MISO引脚相连。 0048 作为本实施例的一种优选方案， SoC通讯模块采用BC35G模组。 0049 作为本实施例的一种优选方案， NFC通讯模块采用PN512模拟芯片。 0050 在本实施例中， 数据存储及加密集成模块由

19、ESAM集成芯片及其厂家提供的标准外 围电路构成。 ESAM集成芯片内嵌数据存储和数据加密算法， 与SoC通讯模块通过非标准IIC 总线进行通信， 实现对燃气表重要数据的加密和存储。 0051 本实用新型的使用过程如下: 0052 燃气运营商的后台服务器通过公共网络将燃气表的数据传送至后台数据中心， 实 现对终端燃气表定时采集和管理。 当用于缴存燃气费时， 可以通过计算机终端、 手机或者 IPAD将费用自动缴存至后台服务器， 后台服务器通过网络和手机将缴费信息直接或者间接 发送至燃气表。 0053 网络缴存方式： 基于SoC燃气表控制器借助内置通信模组可以通过运营商公用网 说明书 3/4 页

20、5 CN 211787327 U 5 络直接与燃气公司后台服务管理系统连接， 此时用户在燃气表上按键操作或者通过燃气表 的定时上报机制， 使用包括手机 APP各类支付软件， 自助机， 电话等多渠道方式直接向燃气 表充值购气。 用户通过该方式可快速便捷地进行购气， 网络缴存已经逐渐成为时下最主流 的购气方式。 0054 NFC缴存方式： 用户在安装有燃气专用APP并支持NFC功能智能手机终端上通过运 营商公用网络或者家庭内部网络在APP进行上购气操作， 充值完成后， APP会在该支持NFC功 能的手机终端上模拟一张智能卡片， 该手机终端靠近物联网燃气表， 两者建立通信， 完成用 户表端购气充值操作， 通过该方式， 可以解决在公共网络信号覆盖差的情况下， 通过物联网 燃气表终端购气难的问题， 为客户的购气方式提供了另一种选择。 0055 此外， 本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合， 只要其不违 背本实用新型的思想， 其同样应当视为本实用新型所公开的内容。 说明书 4/4 页 6 CN 211787327 U 6 图1 图2 图3 说明书附图 1/2 页 7 CN 211787327 U 7 图4 说明书附图 2/2 页 8 CN 211787327 U 8