TTL电平串口转以太网模块在智能家居中的应用

发布日期：2023/5/4来源：网络

1.TTL电平串口转以太网与智能家居简介

　　TCP/IP、以太网目前成为用户控制智能家居系统的主流接入方法。这种接入方法的流行也归功于智能手机（iphone、安卓手机）手机的普及，因为无论是家庭的wifi接入和户外的3G接入，智能手机都能够轻松应付。

　　对于控制端，目前的智能家居一般采用RS485、电力线载波PLC、无线（例如zigebee）等方案来实现，但是这些方案都缺少TCP/IP接入功能。无论是RS485、电力线载波PLC、zigebee等都可以转化为TTL电平的串口。为此卓岚的ZLSN2000模块提供了TTL电平转以太网的功能，方便地实现了TTL电平串口转以太网的功能。

　　除此之外卓岚提供了基于网页的模块ZLSN2030EX（ZLSN2000是不带自定义网页的），用户可以将智能家居控制的网页下载到ZLSN2030EX内部，用户通过智能手机打开网页点击按钮可以直接控制电器。并且这个功能可以和普通的TTL电平串口转以太网同时使用。

智能家居中的联网方案

图1. ZLSN2030EX与智能家居

2.卓岚的TTL电平串口转以太网与智能家居方案方案

　　卓岚在智能家居应用中具有多年的成功应用案例，提供了多样的解决方法。主要的方案有：

2.1 ZLSN2000TTL串口转以太网核心模块

　　和其它的实现智能家居TCP的方案相比，ZLSN2000的方案的特点是：稳定、低成本、丰富功能、便捷。ZLSN2000有近10年的应用，稳定性可以保证；在大批量时ZLSN2000的价格也很有优势；ZLSN2000具有卓岚产品基本上所有的功能，包括100个TCP连接、DNS、DHCP、串口类AT控制命令等；便捷性在于ZLSN2000是一个拿来即用的产品，用户只需要当作串口收发即可。

　　用户一般在手机上编写一个基于TCP/IP的软件，然后通过这个软件和ZLSN2000通信来实现家电的控制。

2.2 ZLSN2003EX网页下载模块

　　在包含ZLSN2000所有的功能的基础上，ZLSN2030EX提供了用户自定义网页来控制家电的功能。详细参考：基于网页的TTL串口转以太网模块。ZLSN2030EX不仅支持通过智能手机的用户软件访问家电，也可以通过智能手机的浏览器访问和控制家电。

2.3 卓岚动态域名系统ZLAN_DDNS

　　卓岚具有自己的动态域名系统，不需要申请花生壳等动态域名系统，通过TTL串口转以太网模块的序列号直接访问模块。详细信息参考ZLAN_DDNS的介绍。

2.4 i-ZLAN云服务器

　　卓岚的i-ZLAN云服务器平台可以提供给智能家居作为手机和智能家居网关的通信中介。手机通过登录、访问i-ZLAN平台的Web服务器来查看和控制家电。此种方式无需端口映射和动态域名。

3.TTL电平串口转以太网在智能家居应用中的关键技术

　　这里介绍ZLSN2000在智能家居应用中的几个关键技术：

3.1 端口映射技术

　　端口映射，也称之为虚拟服务器、NAT等。在智能家居中是实现外网手机、计算机访问家庭内部的智能家居网关的关键技术。因为根据TCP/IP的特点，外网的手机、计算机只能够访问家庭的路由器，而在路由器下面的计算机、网络设备则无法直接访问。而端口映射就是实现外网计算机访问内网网络设备用的，所以在智能家居中必须解决端口映射问题。这里介绍端口映射的实现步骤：

1. 在路由器上添加转发功能，以下以TP-LINK的TL-WR340G+ ADSL路由器为例，讲述设置方法。
- (a)登录路由器，进入“转发规则”->“虚拟服务器”，点击“添加新条目”
- (b)在弹出的对话框中输入ZLSN模块的本地端口和ZLSN模块的IP地址（参考下图），并且在协议部分选择ALL，在状态部分选择“生效”。点击保存。
2. 保证路由器192.168.0.1和ZLSN模块处于同一个局域网中（中间没有跨网关，否则要再做一级映射）。然后打开ZLSN模块电源。
3. 测试外网访问。
- (a)获取路由器的外网IP地址，如下图所示
- (b)在外网计算机上打开卓岚TCP&UDP测试工具。在“目的2”中输入上面获取的路由器IP地址，在“端口2”中输入模块本地端口地址。点击“客户连接”，如下图输出信息“TCP client connected …”表明连接建立成功。
- (c)此后TCP&UDP调试工具和模块的串口可以进行数据通信，如下图所示

2.2 动态域名技术

　　在智能家居系统中，家庭路由器上网为固定IP的并不多见。通过ADSL宽带上网一般每次用户的ADSL上电登录网络其IP是不同的，为了获得每次不同的IP，需要用到动态域名系统——DDNS，其使用大致步骤如下（详细实现方法将在后面详述）：

首先用户需要有一台通过ADSL上网的PC机。
在该PC上运行动态域名客户端软件。一般安装动态域名客户端软件后，系统启动时自动运行，该步骤实际可以省略。
用户的智能手机用这个动态域名进行访问。

　　详细步骤说明如下：

1. 安装和申请。这里以使用“花生壳”动态域名系统为例讲述如何安装和申请动态域名系统。
- (a)下载客户端软件：进入http://www.oray.com/ ，点击“下载花生壳客户端”下载客户端。下载后进行安装，注意选择安装全部组件。安装完毕以后要求重新启动计算机。
- (b)计算机重启以后会自动运行花生壳客户端软件，如上图所示，点击注册新护照。注册时注意，“Oray护照”将是以后的登录名和域名前缀，例如以yourname作为护照。注册完毕后自动产生域名yourname.gicp.net。
- (c)在上图的用户名和密码中输入yourname和注册时的密码，登录花生壳客户端。以后系统启动会自动登录。
2. 测试域名有效性
- (a)在Windows开始菜单中点击运行，然后输入cmd，如图 15所示。
- (b)在弹出的窗口中输入ping yourname.gicp.net，如果看到如图 16 所示的应答则表明动态域名已经生效。
3. 使用动态域名
- (a)由于系统一启动自动运行了花生壳客户端程序，并自动登录。所以用户只需要在联网产品的“目的IP或域名”参数中设置目的为刚申请的域名yourname.gicp.net，即可。
- (b)另外注意需要在路由器上制作“虚拟服务器”转发规则，做法和不使用动态域名时完全一样
4. 路由器上登录花生壳。现在某些路由器（例如TP-LINK路由器）已经支持在路由器上登录花生壳软件，这样就无需在用户家庭内部的一台计算机上时刻运行花生壳软件，只要路由器一直处于上电状态即可。具体操作方法请登录路由器后查看其菜单选项。

　　参考文献： http://www.zlmcu.com/products_serial_server.htm h

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