物聯(lián)網(wǎng)zigbee網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

《物聯(lián)網(wǎng)zigbee網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、物聯(lián)網(wǎng)ZigBee網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)李海LIHai曰薛海偉XUEHai-wei(蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘇州215009)(SuzhouInstituteofTrade&Commerce,Suzhou215009，China)摘要院隨著傳感器、無線通信、嵌入式體系等技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)M已被廣泛地應(yīng)用于如倉庫物流、智能電網(wǎng)、公共安防等多個(gè)領(lǐng)域中，它擁有著極大的應(yīng)用前景，被視為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及移動通訊網(wǎng)絡(luò)之后的第三次信息化革新。Abstract:Withthedevelopmentofthesensor,wirelesscommunication,embedded

2、systemandothertechnologies,InternetofThingshasbeenwidelyusedinwarehouselogistics,smartgrid,publicsecurityandotherfields,ithasagreatapplicationprospect,anditisregardedasthethirdinformatizationinnovationaftercomputernetworkandmobilecommunicationnetwork.關(guān)鍵詞院物聯(lián)網(wǎng)；無線傳感器；ZigBee；網(wǎng)關(guān)Keywords:

3、InternetofThings;wirelesssensor；ZigBee；gateway中圖分類號院TP732文獻(xiàn)標(biāo)識碼院A文章編號院1006-4311(2014)31-0227-020引言物聯(lián)網(wǎng)可以說是在計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊之后的第三次信息化革新?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展在很大的程度上改變了人們的生活方式，ZigBee協(xié)議以及互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP思維協(xié)議族在很大的程度上還并不能有效的兼容，不過M關(guān)是鏈接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，這也正吸引著更多的研究者。1分析網(wǎng)關(guān)的基礎(chǔ)需求最典型的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用系統(tǒng)構(gòu)造是從下到上的排列層次，依次是感知層、傳送層、應(yīng)用層。感知層的主要用途就是

4、采集數(shù)據(jù)與無線傳送。傳送層使用目前的WiFi、2G/3G以及寬帶等通訊技術(shù)，拓寬感知層數(shù)據(jù)傳送的距離，呈現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)及通訊網(wǎng)絡(luò)的有效融合。使用層主要就是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)加工處理，給用戶提供豐富的服務(wù)，這也是物聯(lián)M最大的目的。中間的傳送層就是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的所在處，鏈接傳感網(wǎng)絡(luò)以及傳統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)，它的功能有協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)收發(fā)以及傳感網(wǎng)絡(luò)管理。1.1協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能網(wǎng)關(guān)的基木功能就是呈現(xiàn)不同的協(xié)議間轉(zhuǎn)換。在收到ZigBee節(jié)點(diǎn)處傳送過來的數(shù)據(jù)后，網(wǎng)關(guān)依照ZigBee協(xié)議規(guī)則進(jìn)行PHY層、MAC層以及網(wǎng)絡(luò)層包頭的剔除，并對應(yīng)用層的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理化處理，再依照TCP/IP協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重

5、新數(shù)據(jù)封裝，并利用太網(wǎng)將其發(fā)出。反方向的數(shù)據(jù)傳送也與這樣的過程相同。所以，網(wǎng)關(guān)要同吋具備ZigBee與TCP/IP這兩類協(xié)議棧。協(xié)議轉(zhuǎn)換過程，如圖1所示。1.2數(shù)據(jù)收發(fā)的功能網(wǎng)關(guān)是交流傳感網(wǎng)絡(luò)及通訊網(wǎng)絡(luò)的橋梁，可以將眾多的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的中轉(zhuǎn)。網(wǎng)關(guān)會將ZigBee上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理并送達(dá)IP網(wǎng)絡(luò)主機(jī)，一樣的IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及控制指令也能利用網(wǎng)關(guān)到達(dá)相關(guān)的ZigBee節(jié)點(diǎn)處。1.3傳感器網(wǎng)絡(luò)管理功能ZigBee網(wǎng)關(guān)也應(yīng)該呈現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的管理,保持網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)造，在節(jié)點(diǎn)離開的吋候?qū)Φ刂愤M(jìn)行冋收。2網(wǎng)關(guān)的相關(guān)設(shè)計(jì)2.1需要的硬件分析淤網(wǎng)關(guān)硬件整體設(shè)計(jì)是利

6、用雙COU的構(gòu)造，也包括ZigBee模塊及CC2530芯片與主控模塊中的龍芯1號芯片。設(shè)計(jì)中兩個(gè)模塊利用了ZigBee的開發(fā)套件以及龍芯IB的開發(fā)板，調(diào)節(jié)器以及龍芯1B的開發(fā)板進(jìn)行連接，同吋呈現(xiàn)網(wǎng)關(guān)的功能。硬件整體設(shè)計(jì)，如圖2所示。于在TI單位CC2530利用單片集成SOC的設(shè)計(jì)方案，把射頻收發(fā)器、工業(yè)加強(qiáng)型51單片機(jī)核以及Zstack協(xié)議棧融合在一個(gè)芯片上。Zstack協(xié)議棧比某些開源協(xié)議棧更完善穩(wěn)定。TI單位0前己經(jīng)將Zstack的下載與使用呈現(xiàn)免費(fèi)的狀態(tài)，這很大程度上降低了成本。盂以MIPS精簡命令集龍芯1號芯片為基準(zhǔn)，主頻在200?233MHz,能配置

7、到266MHz,也可以滿足網(wǎng)關(guān)對處理器性能的要求，比主流的ARM系列芯片更具性價(jià)比。1B的開發(fā)板外設(shè)相對來說比較豐富，以便于調(diào)節(jié)與開發(fā)。榆該設(shè)計(jì)中利用UART串口進(jìn)行CC2530與龍芯1B的鏈接。物聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)采集最多的就是某些溫度、電壓等傳感器數(shù)據(jù)，對傳輸?shù)男蕸]奮過高的要求，利用串U就能滿足基本上的要求。2.2需要的軟件分析淤軟件設(shè)計(jì)是以嵌入式Linux操作體系以及Zstack協(xié)議棧為基準(zhǔn)，依照需求分析來確定網(wǎng)關(guān)的各類功能模塊。網(wǎng)關(guān)軟件的構(gòu)造以及跟IP網(wǎng)絡(luò)主機(jī)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間的交換，如圖3所示。于Linux操作體系的開放源碼、模塊設(shè)計(jì)，可以支撐各

8、類硬件，內(nèi)核能依照需求進(jìn)行相對的裁剪，