[发明专利]超低功耗物联网应用模块

说明书

本发明公开了一种超低功耗物联网应用模块，由支持GPRS、2G、3G、4G、5G、NB‑IOT、LORA、Sigfox、RPMA和Weightless中一种或多种协议的通讯模块，物联网卡芯片和超低功耗的主控芯片组成；主控芯片是低功耗、高可靠的带有电源管理功能和传感器接口的单片机芯片，能够外接电源和多种传感器模块；主控芯片对采集数据进行预处理和缓存，根据数据处理或设置的定时工作模式，通过电源管理或协议唤醒通讯模块进行网络连接，完成数据和命令的间歇收发。主控芯片带有两种以上的防死机保护机制。

技术领域

本发明涉及一种包含通讯模块、物联网卡和主控芯片的超低功耗物联网应用模块，能够独立完成应用功能，并能外接传感器和控制电路，还能够通过后台服务系统安全升级。

技术背景

普通的物联网模块只包含连接功能，没有应用处理功能和主动降低功耗的灵活策略，需要有硬件和软件设计能力的队伍才能使用。如果把完整应用支撑环境放入物联网模块，并优化低功耗性能，则任何软件队伍都可以轻松进行二次开发和应用扩展，扩大了物联网模块的灵活性和使用范围。

发明内容

本发明公开了一种超低功耗物联网应用模块，其特征在于，由通讯模块、物联网卡芯片和超低功耗的主控芯片组成；其中所述通讯模块是支持GPRS、2G、3G、4G、5G、NB-IOT、LORA、Sigfox、RPMA和Weightless中的一种协议或多种协议的移动通讯模组，并通过移动通讯网络与后台服务系统连接；所述物联网卡芯片是采用贴片封装的ESIM卡；所述主控芯片是低功耗、高可靠的带有电源管理功能和传感器接口的单片机芯片，能够外接多种外部传感器模块；所述主控芯片对采集数据进行预处理和缓存，根据数据处理或设置的定时工作模式，通过电源管理或协议唤醒通讯模块进行网络连接，完成数据和命令的收发。

通讯模块完成指定工作后即进入低功耗的休眠状态，主控芯片通过和通讯模块之间约定的协议，或直接通过电源管理接口，能够控制通讯模块唤醒及工作时间。

所述的超低功耗物联网应用模块，其特征在于，所述超低功耗物联网应用模块具备唯一硬件编号与唯一的节点地址，以及内部随机生成的节点公钥和节点私钥，只有节点公钥能够被读取。

通过硬件编号的组合及哈希等加密运算能够生成模块的唯一节点地址。

通过节点唯一公钥的哈希或连续哈希也能够生成模块的唯一节点地址。

通过随机数与硬件参数的组合能够生成节点的唯一私钥和唯一公钥。

所述的超低功耗物联网应用模块，其特征在于，所述超低功耗物联网应用模块的节点公钥是根据所述唯一的节点地址或硬件编号单向计算出来的，不用记录节点公钥，只要知道节点地址或硬件编号，就能计算出节点公钥。

通过标识认证的方法，采用公共密钥参数和唯一节点地址能够计算出与节点地址一一对应的节点公钥。

通过组合公钥的方法，生成多组公私钥对，公钥放在公钥矩阵，可公开，私钥放在私钥矩阵，保密，只存在于管理中心。根据节点地址的哈希值生成多项式，多项式每一部分对应公钥矩阵中的一个公钥，将这些公钥进行组合生成与节点地址一一对应的节点公钥。

所述的超低功耗物联网应用模块，其特征在于，所述主控芯片带有看门狗计数器和定时重启两种或两种以上的防死机保护机制。

看门狗计数器可以有多个。

看门狗计数器根据希望快速恢复的时间能够设定累积检查值。

定时重启前会首先判断当前工作状态是否为休眠状态，如果不是则等工作处理完了，再启动重启。

所述的超低功耗物联网应用模块，其特征在于，所述主控芯片的程序和数据采用加密和数字签名保护，能够自检，防止破解和非法修改。

程序整体的哈希值带数字签名能够验证代码完整性。用于启动前自检。