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【P2P物联网试用体验】+开箱评测

蓝天的云朵7

2016-7-28 11:06:58 4865 单片机物联网 P2P P2P

本帖最后由蓝天的云朵7 于 2016-7-28 11:13 编辑

【P2P物联网试用体验】+开箱评测

一、开箱上图及开发板概述

隔了些天终于收到板子了（功能拓展底板：ZLAN9303C + P2P模块：ZLSN2003BV2），小激动，晒晒吧。

底板上搭载了一颗常用的STC 51单片机，方便用户进行二次开发，该51单片机通过2个串口分别与外界（左边的RS-232接口）、 P2P 模块（ ZLSN2003B）（通过插针+插针座连接）模块通信，进而可实现网络转串口功能。P2P模块支持支持 TCP/IP、虚拟串口。用户可以在该 51 单片机上根据具体应用和具体控制指令实现所需的应用。

图1 系统板正面（核心板通过两排插针和拓展板连接）

图2 系统板反面

图3 底板+核心板拆开图

ZLAN9303C开发套件是上海卓岚信息科技有限公司开发的一款基于P2P通信方式的开发板，可实现有线、Wifi 连接到网络（由于体验计划未收到WIFI板，所以下文该板介绍跳过），然后使用计算机、安卓手机、 IOS 手机直接连接设备，实现点对点与板子通信，控制开发板上 IO、 LED，监测数字量，模拟量输入，以及通过开发板串口与外界进行通讯。

这套板子的特色主要是在P2P通信了，什么是P2P通信呢？这里常识拓展一下，学过《计算机网络》的同学应该很熟悉普通的联网技术：使用“ IP +端口”的方式和设备连接，该通信方式需要做端口映射或者需要通过网络服务器转发通信数据。而P2P 通信方式不需要服务器中间转发，是一种直接对联的通信技术。优点是通信的线路短，通信效率高。想深入了解的同学，请参考官网：http://www.zlmcu.com/document/tech_p2p.html。

图4 传统通信模式和P2P通信模式对比

图4 P2P 结构中也有一个“ P2P 验证服务器”，但是该服务器只是在两个客户端需要通信的前期做一个身份验证和牵线搭桥的作用，实际的数据交互都是在客户端之间直接进行的，并不需要像传统模式那样通过中心服务器转发，这就是P2P通信模式优点之一：有效减少中心节点的负荷。

另一个优点：减决内网设备访问难的问题。用过传统WiFi模块开发项目的童鞋都知道，在局域网内的采集设备和控制设备使用的都是私有IP地址，比如常见的192.168.0.XXX，采用传统方案，如果同在一个局域网内，访问这些设备是很容易的，但是一旦你离开了该局域网，访问起来就复杂了，常用的解决方法：（1）“动态域名”+“端口映射”；（2）架设服务器进行转发。这些方法步骤较繁琐，并且需要较强的专业知识，对于技术小白和减少技术开发周期和成本，可以使用卓岚P2P方案，可以借助P2P技术直接穿透路由器，即P2P 系列产品通过 ID 直接对连找到设备，无需在路由器上做任何设置也无需动态域名。在外网设备和内网设备之间建立通信，省去“动态域名” +“端口映射”等麻烦。

另外需要使用传统TCP模式的开发人员不用担心，P2P模块支持P2P和传统的TCP服务器方式共用。在一个设备处于P2P通信的时候，同时用户也可以使用传统的 TCP工具、软件向这个设备的 IP 的端口发起 TCP 连接，也就是说新的 P2P 产品兼容老的软件用法。另外如果搜索到设备是在局域网内部，则完全可以直接建立TCP连接，无需再通过P2P进行连接。由此可以看出来，内网我们采用TCP连接，外网设备通信采用P2P通信。

二、功能特性

1. P2P 通讯方式：

1.1. 无需昂贵的服务器做中继转接桥梁，监控设备（ PC，手机）与用户设备可以点对点直接通信，特别是当通信的双方在一个城市内时，通信的线路将大大缩减，提高了通信效率。（注：卓岚官方提供手机开发库。）

1.2. 支持 P2P 和传统的 TCP 服务器方式共用。在一个设备处于 P2P 通信的时候，同时用户也可以使用传统的 TCP 工具、软件向这个设备的 IP 的端口发起 TCP 连接。

1.3. P2P 建立以后，支持远程管理、设置、搜索设备，方便配置设备名称、波特率等。

1.4. 计算机上软件支持基于P2P的虚拟串口，用户原来的串口软件无需修改。

2. 支持有线、无线两种方式连入 Internet，搭载联网模块的开发板可以被多个监控设备（ PC，手机）连接，一个监控设备（ PC，手机）也可以连接多个开发板。一个开发板可以支持多个TCP 连接。使用P2P技术后用户原来的 TCP 软件无需修改。

3. Zlvircom 管理软件管理的 P2P 设备列表支持保存功能，系统一启动即可自动建立P2P连接，自动创建所需的虚拟串口。

4. 底板搭载 STC 51单片机，方便用户进行二次开发，开发板上预留出 IO 接口，按键输入， LED 输出，模拟量采集，温度采集，继电器等模块或接口，用户方便开发应用。可以参考提供的单片机开发函数，这样只需要使用read、write 等接口函数就可以进行通信。

以上特点是卓岚官方给出的，个人觉得P2P模块开发环境和技术生态链是比较成熟的，可以将类似P2P模块直接使用到自己的项目中来，借用官方成熟的技术开发支撑资源，轻松解决传统通信中遇到的访问其他内网设备难的问题。

三、系统框图

图5 P2P系统架构图

来自卓岚官方的P2P系统架构图，还是比较生动和形象的，图中虚线右边是监控端，虚线左边有很多P2P模块，有些模块作为中间设备将其他网络（3G/4G、以太网、WIFI局域网）和本系统网络互连，有些模块连接到内网的采集、控制设备，构成了一个比较全面的通信系统。在不同的项目中，根据项目的需求不同，可以进行适当裁剪。

四、硬件资源和做工

1. ZLAN9303C底板简介

图6 ZLAN9303C开发板正面视图

电源：板子供电是通过 J2 5.5mm 圆头电源端子，输入 9~24VDC，在经过开关电源芯片34063和三端稳压7805 电源芯片后分别获得 3.3V 和 5V 电源。系统中MCU，联网模块使用 3.3V 供电，继电器采用 5V 供电，并预留出 3.3V 和 5V 电源接口。

指示灯：

1)． D5： POWER，红色，亮起表明已经上电。

2)． D4： LINK，绿色表示网线插入连入网络，蓝色表示建立了 TCP 连接。

3)． D10： Wifi LINK，绿色表示 Wifi 模块已工作，蓝色表示模块连入网络。

4)． D9：数据收发指示，绿色表示联网模块向开发板MCU 有数据发送，蓝色表示开发板 MCU 向联网模块有数据发送。

5)． D11，D12，D13，D14 为 IO 控制指示灯，连接 MCU。

按键： KEY1， KEY2， KEY3， KEY4 为按键输入，连接 MCU，按下是输入低电平，需软件内部做消抖处理。

模拟量采集接口： J5， 10 bit@250KHz 采集模拟量，默认采集 0-9.9V， 0-3.3mA模拟量，通过更改 R13， R14 可以改变采用电压，电流范围。

温度采集接口： J9， 18B20 接口。

预留 IO 口： J3， MCU P1 口，提供用户编程使用。

继电器： K1，继电器含有一常开，一常闭触点， MCU 低电平作用后继电器吸合，常开变闭合，常闭变断开。注，常闭，常开接头见板子上丝印。
DB9 接头： J7，标准 DB9 公头，连接至 MCU 串口 1，可与外部进行通信。

RJ45 网口： J6，以太网网络接口，连接至联网模块进而与开发板 MCU串口2进行通信。

联网模块复位按钮： Reset_Default，按下去持续时间大于 1s（ ZLSN2003B）或 15s（ ZLSN7004），模块复位成默认参数，具体请参考联网模块说明书。

MCU: STC 51单片机（STC12LE5A60S2）

详细电路图和电路模块工作原理请期待后文。板子的工艺应该是双层板普通工艺，布局大气合理，接口器件选用恰当，总体使用起来很灵活。大功率器件，PCB做了相应处理，比如功率器件线性稳压电源的封装上添加了较大的散热孔和小的散热过孔阵列，加大了与空气的接触面积，有利于散热，下文P2P模块也采用了这种设计，下文就不再提及；继电器的大功率PCB导线上进行了加锡工艺，有助于减少线路阻抗，从而允许更大电流和减少了线路损耗。不过底板设计没有电源开关，调试中给开发板上断电需要拔电源插头，还是很麻烦的。

表1 MCU引脚连接对应表

2. P2P模块ZLSN2003BV2

图7 P2P模块ZLSN2003BV2

ZLSN2003BV2是一款通过串口（TTL电平UART）连接以太网（TCP/IP）的嵌入式模块。可以透明地将串口数据和TCP/UDP 数据之间进行转换。它采用了上海卓岚最新一代的ZLAN1003单芯片方案，使得产品不仅具有“超小型”的体积，而且具有高集成度，是串口转以太网联网向小型化、集成化的需求中，迈出的重要的划时代产品。 ZLSN2003BV2内部运行了卓岚具有自主知识产权的协议栈，保证了产品的运行的稳定性。在硬件方面具有零下 45 度到 85 度的工业级工作温度范围。 ZLSN2003BV2内部具有 ZLAN1003 芯片所具有的远程网络程序安装功能，可以在固件上安装各种定制化的应用程序，方便实现个性化的设计。

该模块中采用单芯片方案，周边外设器件较少，所以奥秘都在芯片ZLAN1003中哦，该芯片的特点为：它是一个拿来就用的真正的单芯片串口转 TCP/IP 芯片，无需任何驱动即可实现 UART 转 TCP/IP 数据传输。芯片上电之后用户无需通过参数配置，因为所有的参数配置可以用 ZLVircom 软件通过网口配置，用户通过 ZLVircom 可以一键式配置 ZLAN1003 的内部所有参数。作为 TCP 客户端时， ZLAN1003 会自动去建立 TCP 连接；作为 TCP 服务器时，自动接受连接，无需任何用户 MCU 的干预。用户 MCU 只需要做的就是等待 ZLAN1003 初始化完毕后进行串口（ UART）数据的收发即可。 ZLAN1003 的稳定性体现在， ZLAN1003 的内部的 TCP/IP 协议栈是经过多年商业应用实践证明的。内部包括： TCP、 UDP、 IPv4、 ICMP、 ARP、 HTTP 等。

图8 ZLAN1003方框图

P2P模块板PCB布局合理，器件错落有致且密集，有效减少了板子的体积，通过两排2.54mm的插针和拓展板连接。电路板设计中ZLAN1003默认使用双电源供电，没有使用芯片内部的降压芯片，有效减少芯片的发热。ZLSN2003BV2 与拓展功能板最少的硬件连接是 8 个引脚： RXD、TXD、VCC33、GND、NET_RX+、 NET_RX-、 NET_TX+、NET_TX-。

四、软件资源

官方下载地址：http://www.zlmcu.com/download.htm

图9 卓岚官方提供的软件工具

软件简介：

1） ZLVirCom:集成了设备管理和虚拟串口功能。设备管理功能使得用户通过 ZLVirCom 可以立即修改设备的所有参数，即使设备 IP 地址冲突也可以进行修改。虚拟串口功能使得用户可以将指定设备和指定的虚拟串口绑定，这样用户的应用程序通过虚拟串口的读写即可实现对用户串口设备的读写。适用的产品包括：卓岚的 ZLSN 系列联网模块、卓岚 NETCOM 系列串口服务器。

2） TCP/IP调试助手:是用于在TCP/UDP的应用层上进行通信连接、数据传输的Windows工具。所谓应用层上就是说，TCP调试工具是不涉及TCP/IP协议层实现的问题，而只是利用TCP/IP进行数据传输。从另外一个角度讲，它是将BSD socket的接口的每个函数都让用户可以通过界面进行独立的调用。比如用于TCP连接的connect，变为“连接”按钮；比如发送数据的send函数变为“发送”按钮。卓岚官方给出了若干互联网上流行的TCP调试工具。http://www.zlmcu.com/document/tcp_debug_tools.html

以上几个软件是我们接下来开发中常用到的，卓岚官方提供的其他软件，感兴趣的也可以去研究一下。

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