[发明专利]一种基于可插拔模块的LoRa多通道通信扩展方法

权利要求书

1.一种基于可插拔模块的LoRa多通道通信扩展方法，其特征在于：采用主板CPU对多个可插拔模块MCU进行控制和数据传输的形式；可插拔模块采用带有金手指的PCB扩展卡形式，包含嵌入式的可插拔模块MCU、LoRa通信芯片、电源管理模块和指示灯，LoRa扩展卡由主板供电并采用UART与主板UART以串口透传方式进行通信，LoRa扩展卡包含了卡检测引脚来检测卡的插拔，状态IO引脚检测LoRa扩展卡空闲/发送状态，控制IO引脚控制LoRa扩展卡功能，主板CPU通过UART和状态IO实时监测LoRa扩展卡状态；同时，LoRa扩展卡通过硬件设计实现接口热插拔功能；

在软件上采用智能多通道感知及接入协议，主板CPU在初始化各串口，分配并初始化临时缓冲区后，当有LoRa扩展卡插入主板扩展插槽上电时，主板CPU自动感知及初始化的过程包含以下步骤：

步骤(1)：主板CPU扫描GPIO状态时发现对应主板扩展插槽的卡检测管脚被LoRa扩展卡拉低，由此检测到卡插入；LoRa扩展卡包含可插拔模块MCU，上电完成自检后，定时通过串口发送包含组网职能、ID号、信道、位速率及卡自检位的数据帧，主板CPU开启总线上的UART端口中断，不断读取端口发送的数据，丢弃不完整数据帧，直到读取到一帧完整数据后保存并解析；判断接收到正确的符合LoRa串口通信格式的数据帧后确定该串口端口设备为符合配置条件的LoRa扩展卡，开始配置流程；

步骤(2)：配置文件获取，主板CPU首先从本地目录下获取LoRa扩展卡配置文件，如果检测不到，则根据LoRa扩展卡的组网职能：当为基站LoRa扩展卡时，向云端发送请求，采用UDP协议获取配置文件并保存本地；当为中继或终端LoRa扩展卡时，以配置文件包的形式通过LoRa通信来获取，并通过LoRa扩展卡串口发送并保存本地；主板CPU获取本地配置文件后自动解析为配置命令；

步骤(3)：LoRa扩展卡配置，主板CPU通过串口为可插拔模块MCU下发配置命令，LoRa扩展卡上的LoRa通信模块获取新的ID号、信道和位速率，当组网方式为指定拓扑结构的情况下，LoRa扩展卡还获取包含指定多跳传输的路由表；配置完成后可插拔模块MCU发送重启请求，主板CPU控制LoRa扩展卡电源控制IO进行重启；

步骤(4)：重启后的LoRa扩展卡会自动发送更新了组网职能、ID号、信道、位速率信息的数据帧，判断解析后与配置文件对比匹配一致则配置成功；对比不一致，则配置失败重新配置；配置成功后操作系统注册LoRa扩展卡设备，主板CPU为LoRa扩展卡分配缓存资源及GPIO指示灯，正式使用该通道的LoRa功能；

多通道的每次扩展及卸载操作后进行LoRa网络更新：记录日志更新LoRa网络的通道状态，更新网络拓扑显示，并定时上报。

2.根据权利要求1所述的一种基于可插拔模块的LoRa多通道通信扩展方法，其特征在于：多通道扩展主板具备主板CPU、存储器、LoRa通信模块接口扩展单元、电源模块和调试接口，其中主板的主板CPU具有内存管理单元，能够为LoRa扩展卡动态分配缓存及LED资源，LED指示灯直观展示通信链路各节点状态及LoRa扩展卡状态；多通道扩展设备包含基站功能使得该设备具备互联网通信接口。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于可插拔模块的LoRa多通道通信扩展方法，其特征在于：LoRa扩展卡为可插拔的PCB扩展卡形式，采用UART接口与主板进行通信，同时设计了卡检测引脚来检测是否插卡；LoRa扩展卡占用的主板硬件资源有供电电源、UART接口、缓存及GPIO，多通道扩展主板上与LoRa扩展卡进行通信的UART端口占用接口资源及主板CPU中断；LoRa扩展卡具有热插拔保护电路，通过设计金手指的长度设计确保电源及信号按照顺序上电。