<h1 class="pgc-h-arrow-right">物聯網晶片</h1>
物聯網被業内認為是繼計算機、網際網路之後世界産業技術第三次革命，其市場規模達到萬億級，前景可謂無限光明。根據 IDC 測算，到2021年将會有 250 億台裝置聯網，而物聯網晶片作為萬物互聯的關鍵，目前架構多樣化，市場也尚未成型。萬物互聯的前提是智能終端裝置與傳感器的連接配接，其應用場景和特性使得物聯網晶片偏向低功耗和高整合度，低功耗使得開發人員能夠為功耗受限裝置增添功能，同時保持晶片尺寸，擴大應用可能性。添加高內建度的元件可實作晶片的即插即用，簡化應用開發，友善裝置更新換代，便于産品快速推向市場。
ZLAN1003晶片就是這麼一款即插即用的物聯網晶片這款晶片 它具有一個10M/100M的以太網接口（内部已經內建PHY功能），一個普通速率UART、一個高速UART和一些可配置的功能引腳。ZLAN1003系列的基本的功能是實作UART到TCP/IP的協定轉化，即将UART收到的資料轉到到雲端/計算機，雲端/計算機下發的資料轉發到UART。實作這些功能，無需使用者開發程式，ZLAN1003内部的程式是已經固化好的，使用者配置即可使用。可以将它視為一顆單晶片級别的序列槽轉網口晶片、物聯網晶片。
它内部已經內建物聯網（IOT）所需的各類功能，包括：
1) 通過網口搜尋和配置ZLAN1003的參數；
2) 通過網口下載下傳自定義的Web，通過Web配置IP和波特率等參數；
3) 可配置ZLAN1003的工作模式自動連接配接7個雲端伺服器；
4) 可以配置ZLAN1003具有注冊包和心跳包功能；
5) 可配置為http模式，可以和雲端的asp/php的GET/POST指令直接對接；
6) 可以配置為“轉碼”功能，可以自動序列槽發送指令，采集儀表資料後按照定制格式上傳；
7) 具有Modbus網關功能，實作Modbus TCP轉Modbus RTU；
8) 支援SNMP協定，可以将各類序列槽協定轉化為SNMP協定；
9) ZLAN1043N支援P2P方式的内網穿越通訊，實作随時随地通過ID聯網。
1.1. 框圖
圖2 ZLAN1003方框圖
ZLAN1003系列額内部固件程式是已經固化好的，無需二次開發，但是可以通過網口進行程式更新。晶片的外部接口主要是UART、以太網和IO接口。ZLAN1003内部功能子產品包括：網絡配置的晶片參數的功能，序列槽通過類似AT指令配置的功能，通過已經内嵌的Web進行配置的功能，IO控制輸入輸出引腳功能等。
1.2. 特點
1.1.1. 硬體特點
- 單晶片內建度高：内部內建10M/100M的快速以太網的MAC和PHY接口，無需擴充RAM、FLASH、PHY，隻需外接電阻電容。
- 支援自動協商（Auto Negotiation Full-duplex&half duplex）。支援自動交叉線檢測（MDI/MDIX）
- 3.3V工作電壓，5V I/O信号承受度。可3.3V/1.8V雙電源供電或者3.3V單電源供電。
- 高速模式UART1波特率支援1200～115200bps，低速模式UART1支援1200～38400bps。UART1的資料位支援5～9位，校驗位可以為無校驗、奇校驗、偶校驗、标記、空格這五種方式，支援硬體流控和軟體流控。UART2支援1200～921.6Kbps。
- 80腳LQFP無鉛（Lead free）封裝。
- 豐富的訓示燈引腳：TCP連接配接建立訓示燈、網線連接配接訓示、資料通信訓示。
- 支援連接配接RS485的發送控制腳RS485_EN。
- -40°C到85°C工業級晶片。
1.1.2. 軟體特點
- 内部固化全功能的序列槽轉TCP/IP軟體，無需二次開發。
- 支援TCP服務端、TCP用戶端，UDP模式，UDP多點傳播。作為TCP用戶端的時候同時支援TCP伺服器端功能。作為TCP伺服器支援30個TCP連接配接，作為TCP用戶端支援7個目的IP。
- 支援晶片連接配接上發送MAC位址功能，友善雲端管理裝置。
- 提供計算機端搜尋、配置晶片的二次開發包DLL開發庫。
- 支援Web浏覽器配置、支援DHCP動态獲得IP、DNS協定連接配接域名伺服器位址。
- 支援雲端遠端搜尋晶片、配置晶片參數、晶片固件程式更新。
- 支援遠端通過軟體檢視晶片的TCP連接配接狀态、序列槽資料發送、接收狀态。虛拟序列槽支援資料監視功能。
- 支援通過序列槽發送類AT指令進行晶片參數的讀寫和控制。
1.1.3. ZLAN1043軟體特點
以下功能ZLAN1003不支援，僅ZLAN1043/1043N支援：
- 支援Modbus網關功能，支援Modbus RTU轉Modbus TCP。可以支援存儲型的Modbus，可以自動采集裝置資料，并存儲起來；也支援非存儲模式的Modbus網關。
- 支援多主機功能：在一問一答的查詢方式下，支援網口端允許有多台計算機同時通路同一個序列槽裝置。
- 支援自定義心跳包和注冊包功能：可以友善和雲端進行通信和裝置識别。
- 支援TCP建立連接配接需要密碼驗證的功能，保證連接配接安全性。
- 支援“轉碼”功能，可以實作對特定裝置的協定的翻譯工作，讓不同的裝置對接統一的軟體平台。
- 支援http方式的資料送出和下發功能，雲端可以直接使用http的GET指令和裝置的序列槽資料進行互動。
- 支援通過任意的網絡指令來控制8個IO口的電平。
- 另外ZLAN1043N支援P2P方式網絡NAT穿越功能。
1.3. 優勢
ZLAN1003系列有如下的4個優勢：零軟體開發、內建豐富的IOT功能、某些應用無需外置MCU、無縫對接原來序列槽程式。
1.1.4. 零軟體開發
圖3 ZLAN1003 應用圖
ZLAN1003系列晶片内部程式無需使用者二次開發，對接使用者MCU的UART直接收發資料即可将資料傳輸到網絡上的計算機程式。使用者使用步驟大緻如下：
(1) 卓岚提供完整的ZLAN1003晶片的外圍電路圖，使用者按照此電路圖設計，将ZLAN1003焊接到電路闆。
(2) ZLAN1003的電路闆上電後，電路闆的RJ45網口接入網絡，網絡中的任何一台計算機通過ZLVircom或者使用者自己開發的程式，通過網絡搜尋裝置，使用ZLVircom檢視ZLAN1003的IP和端口，如有需要可以配置IP和波特率。将計算機上的Socket（TCP/IP）軟體連接配接到裝置IP和端口。
(3) 相關訓示燈訓示ZLAN1003和計算機是否建立TCP/IP。
(4) 等連接配接建立後，Socket（TCP/IP）軟體發送給ZLAN1003的資料将通過UART發給使用者的MCU，使用者MCU的資料也可以通過UART發資料給計算機Socket（TCP/IP）軟體。
(5) 如有需要，使用者MCU上電後也可以通過類AT指令讀取ZLAN1003的MAC，修改IP等操作。
以上的使用步驟中并沒有一點軟體開發工作，即使是硬體開發也提供有完整的電路圖。隻需要使用ZLVircom一次性配置ZLAN1003的IP、波特率等參數儲存好後就可以使用，真正做到了零軟體開發。
一般來說可以在1個星期完成一個基于以太網的物聯網産品的開發。此零軟體開發特點為使用者産品快速上市提供了快捷的方案，也避免了軟體開發時間長、軟體開發不穩定等問題。
1.1.5. 內建豐富的IOT功能
ZLAN1003内部已經內建了很多IOT的功能子產品，減少了使用者的開發相關物聯網功能的工作量。這裡簡單介紹幾個典型功能：
(1) 注冊包和心跳包功能：物聯網裝置和雲端對接的時候需要将自的ID發送到雲端軟體，友善雲端識别裝置的編号。ZLAN1003/1043具有多種注冊包和心跳包方式。
(2) ZLAN1043可配置為http模式，可以和雲端的asp/php的GET/POST指令直接對接；
(3) ZLAN1043可以配置為“轉碼”功能，可以自動序列槽發送指令，采集儀表資料後按照定制格式上傳；友善了将不同的裝置轉化為統一的雲端伺服器格式，而不需要二次開發。
(4) 具有Modbus網關功能，實作Modbus TCP轉Modbus RTU；
(5) ZLAN1043N支援P2P方式的内網穿越通訊，實作随時随地通過ID聯網：可以在沒有雲端的環境下實作PC監控任意一台内網的裝置。
1.1.6. 某些應用無需外置MCU
由于ZLAN1003晶片無需MCU通過序列槽、SPI進行配置，内部固化的程式已經可以實作UART轉TCP/IP，且ZLAN1043具有強大的“轉碼”程式設計功能，是以使用者可以省略MCU，這樣可以降低電路闆複雜度和節約成本。
我們列舉如下幾個情況：
(1) 對接無順序列槽子產品：ZLAN1003可以用作某些無線子產品資料采集轉化為TCP/IP的網關。這個網關一端是無線子產品，比如藍牙、Zigbee、Rola等UART接口的子產品，另外一端是以太網。此時隻需要将ZLAN1003的UART和無線子產品的UART直接對接即可，不需要再增加一個MCU。
圖4對接無線子產品
(2) 儀表采集：ZLAN1043支援強大的“轉碼”功能，它具有自動采集，按照定制的格式定時上發的資料的可程式設計功能。此時隻要将“轉碼”配置檔案寫入ZLAN1043内部，則ZLAN1043就會發送特定的指令，并按照固定的格式上發給雲端，需要電路闆上增加一個MCU進行資料采集和協定轉化。
圖5儀表采集
(3) 序列槽轉網口網關：ZLAN1003本身就是一個功能強大的序列槽伺服器單晶片，如果需要實作序列槽轉網口網關功能時，需要再外加MCU，也無需軟體開發。另外ZLAN1003具有RS485EN引腳，可以支援對接各類485晶片。
1.1.7. 無縫對接原來序列槽程式
圖6使用者MCU序列槽程式無修改
很多RS232/RS485裝置原來内部的MCU具有UART接口，且MCU内部程式是已經開發好的，基于以下的原因可能使用者不希望重新開發MCU内部的程式：
(1) 該MCU序列槽程式已經經過多年的應用驗證，穩定可靠。如果重新開發為SPI等接口則會有穩定性方面的考慮。
(2) 由于研發進度短、研發資源不夠等原因，如果能夠直接使用原來的MCU的程式則會加快進度、減少研發投入。
(3) 原來的MCU程式代碼已經丢失或者沒有技術員在維護。
ZLAN1003對于此類RS485/232裝置的網絡化更新提供了很好的方案，隻要将原來和232/485晶片對接的部分和ZLAN1003對接即可。無需進行軟體開發，隻需要設計電路即可完成産品更新。
另外ZLAN1003配備的ZLVircom具有虛拟序列槽功能，如果使用者不想修改上位機序列槽軟體，同樣可以滿足要求。