面向物联网应用的无线远传协调器的设计与实现

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现有的物联网应用大多数都是局限于同一有限的区域内,应用相对比较固定,且同时由于缺乏灵活性而不便于统一管理多个物联网。随着物联网应用的普及,寻找一种应用更灵活、管理更便捷的应用方案成为物联网发展的迫切需要,为解决有线通信方式诸多不便的问题,采用ZigBee的短距离无线通信技使得物联网中的各个终端可以摆脱掉电缆的束缚,同时结合了GPRS技术,为用户提供了更加便捷的服务,面向物联网应用设计了一种灵活的、便于统一管理和维护的方案。   在研究物联网的应用的多种技术的基础上,设计了基于ARM和μC/OS-Ⅱ的无线远传协调器,对ARM处理器和系统外设进行合理的选型并进行无线远传协调器软硬件系统的设计。实现了在STM32上搭建基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式开发环境,在此基础上连接各个外设,实现对GPRS模块、ZigBee模块、FLASH和LCD等外设的驱动设计;根据无线远传协调器的功能划分多个任务,通过μC/OS-Ⅱ的实时多任务内核按照多任务按优先权调度的方式保证了任务处理的实时性;设计了多种人机交互界面,包括按键-LCD的现场人机交互界面和短信交互界面,为用户提供了便利的交互方式:针对嵌入式设备的固件升级,提出了一种基于GPRS网络的远程在应用中编程方案,并论证了该方案的可靠性。   无线远传协调器系统的软件设计基于嵌入式μC/OS-Ⅱ实时操作系统,利用了操作系统的多任务调度能力、功能可裁剪特性。通过充分挖掘系统的潜在资源,深入研究了STM32的在系统编程,达到了在不增加硬件成本的基础上实现了远程固件升级的目的。在产品开发的最后,通过反复的测试排除设计中存在的问题,在一系列容错机制的保障下,使系统运行稳定,无论是在执行效率、响应实时、抗干扰能力、数据的通信处理能力,还是在设计成本和经济效益上都有着强大的优势。   本文设计的面向物联网应用的无线远传协调器系统,易于安装和设置,对环境和固定基础设施要求不高。该方案成功应用于北方多个小区的供热采暖系统中,通过一段时间的运行证明,该协调器既可以稳定地同时与上层的信息中心通过GPRS进行数据交互,又能够实时监控楼栋中每户的温控设备,完全符合用户的要求。
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