基于4G的云端智能物联应用系统设计

梁顺可 牙举辉 徐奕森 黄志明

（1.广州城市理工学院 机械工程学院，广州 510800；2.广州城市理工学院 机器人工程学院，广州 510800）

1 系统整体设计思路

系统整体结构图如图1所示。它以中央协调器为控制中心，结合多个子终端和云端服务，实现终端数据上传云端。同时，在小程序端获取控制指令并下发至各个终端，实现远程物联系统。以终端数据上传云端为例，说明数据的流向。终端ZigBee模块通过传感器采集数据后，会在其内部进行相关的逻辑处理，之后会采用ZigBee协议无线传输给中央协调器上的ZigBee模块。它收到数据后会通过串口转发至STM32F405RGT6进行处理，完成后将数据通过物联网（Internet of Things，IoT）模块上传至云端。小程序从云端服务器的数据库中可以读取到相应的数据，随后在小程序上更新显示。它的中央协调器和云端交互采用的物联网模块是型号为EC20CEHCLG MINIPCIE-C的4G模块或者型号为ESP8266的Wi-Fi模块，两者通过消息队列遥测传输（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）协议实现数据交互[1]。中央协调器和各个终端之间采用ZigBee协议实现数据的交互，其中终端可以灵活添加不同的类型。本文采用气体检测终端、灯光控制终端以及宠物管理终端为例进行设计分析。

图1 基于4G的云端智能物联应用系统的整体结构

2 系统硬件设计

2.1 中央协调器硬件设计

中央协调器模块整体如图2所示，主要包含ESP8266模 块、EC20CEHLG模 块、STM32F405RGT6、ZigBee模块、供电模块以及外围电路模块。其中，ESP8266模块、EC20CEHLG模块以及ZigBee模块都是通过通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART）和STM32F405RGT6连接，给这些模块提供工作电压和SSS电流，同时保障协调器正常工作的必要外围电路模块[2]。……