基于嵌入式系统的物联网网关设计

来源 :大连交通大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:chyenu
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近几年来,信息技术的发展日益加速,人与人之间的沟通和交流方式也日趋多样化,但是现有的通信技术一直将IT类设备与物理设备相分离。一方面,电脑、智能手机、平板电脑等IT类智能设备借助Internet、4G、GPRS/GSM等传输网络实现了人与人之间的通信;另一方面,物理设备通过各种传感类设备将抽象信息数字化后,借助ZigBee、RFID、UWB等近距离通信技术实现了小范围的局域互联。物联网网关作为两种网络之间的连接纽带,在万物互联上发挥了重要作用,传感类设备可通过物联网网关接入骨干传输网,使传感网与现有的通信网络相融合。基于上述问题,本文首先对物联网的整体结构做了阐述,物联网网关在其中应发挥协议转换功能、管理终端设备、终端设备的广泛接入等功能,木文通过对无线传感网技术、嵌入式系统技术、嵌入式internet等物联网相关技术的研究,提出了物联网网关的整体设计方案。硬件设计方面,网关利用ARM CortexA8系列的嵌入式处理器S5PV210作为主控制器,并集成了 ZigBee模块、以太网模块、GSM模块等多个功能模块搭建了网关的硬件平台;针对物联网网关的广泛接入能力,设计了 USB、RS232、以太网接口等多样化的设备接口。软件方面,网关搭建了嵌入式Linux操作系统,其内核在现有硬件上表现出了极高的稳定性,在处理网络协议时效率也非常高,同时Linux操作系统支持多进程、多线程等多任务处理,使软件可以高效率的实现网关功能;另外,其内部包含了完整的TCP/IP协议栈,非常适合本文在操作系统内搭建Web服务器的要求,通过编写CGI程序和HTML网页文件,实现了 B/S架构的人机交互界面。网关上还加入了短信处理功能,使用户在不方便打开网页时,可利用手机来监控传感网的环境信息。ZigBee无线通信方面,本文利用了 TI公司的Z-Stack协议栈设计了相应的应用程序,使网关具有远程控制、信息采集、信息处理等功能。在软、硬件设计完成后,分别对物联网网关的通信质量、短信处理功能、网关的Web监控等进行了相应的实验测试;经测试物联网网关的传输质量良好,以平均800ms的采样周期进行测试,传输成功率可以达到95%以上,实现了物联网网关的预期要求。
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