基于物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

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基于物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)_第1頁
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《基于物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、基于物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)  摘要在經(jīng)濟(jì)全球一體化的背景之下,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用得到了高度重視,擁有廣闊的發(fā)展前景。本文首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān),對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能和設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,然后介紹了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),其平臺(tái)主要是嵌入式系統(tǒng)。  【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)嵌入式智能網(wǎng)研究  目前,全球都十分關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及其所帶來的價(jià)值,掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無疑占據(jù)了主動(dòng)的地位,因此不能忽視其廣泛的市場(chǎng)前景?! ?物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)概述  目前,物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)有三種分類:感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層?! ?.1感知層  同人體的感知一樣,物聯(lián)網(wǎng)也有感知層。該結(jié)構(gòu)主要是借助傳感器去感知,同人們一樣去識(shí)別相關(guān)信息,這賦

2、予了物聯(lián)網(wǎng)以智能感知的功能。  1.2網(wǎng)絡(luò)層  網(wǎng)絡(luò)層的功能就像是人體神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理一樣,與感知層相比,其功能更加強(qiáng)大,也更加復(fù)雜?! ?.3應(yīng)用層  應(yīng)用層是第三層結(jié)構(gòu),也是物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的頂層,能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和其他技術(shù)的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的多領(lǐng)域、多行業(yè)應(yīng)用。并且,這三種結(jié)構(gòu)缺一不可?! 「兄獙幽軌蚱鸬礁兄畔⒌淖饔?,其主要是借助傳感器來實(shí)現(xiàn)的,如果沒有太多的傳感器,還可以借助網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備的連接實(shí)現(xiàn)傳感器的功能,但這樣會(huì)造成資源浪費(fèi)。為了節(jié)省資源,順利實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送,最好能夠?qū)⑺械脑O(shè)備與網(wǎng)絡(luò)層相連,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳送。為了避免傳感器設(shè)備不足造成的資源浪費(fèi)問題,最好能夠在感知層和網(wǎng)絡(luò)層之

3、間設(shè)置一個(gè)匯聚層,通過該匯聚層銜接這兩個(gè)結(jié)構(gòu),就不會(huì)出現(xiàn)資源浪費(fèi)的問題,并且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送?! ?.1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的分析  物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需要高度重視,其功能先進(jìn),全面,不僅可以感知,還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,并且可以接入不同的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的感知功能主要是以網(wǎng)絡(luò)形式來體現(xiàn)的,并且配合多功能傳感器獲取不同的信息進(jìn)行感知。這些傳感器的接入形式不同,從目前來看,主要可分為有線和無線兩種接入模式。有線接入的速度較慢,不具備無線接入的某些功能,因此,無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越頻繁。目前,常見的移動(dòng)設(shè)備都具備無線網(wǎng)絡(luò)的接入功能,并能夠?qū)崿F(xiàn)快速傳送,這樣就可以大大提高無線網(wǎng)絡(luò)的使用范圍。隨著無線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,其必定

4、會(huì)成為主要的接入方式?! 〔煌Y(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互通所采用的傳感器不同,對(duì)信息的感知也會(huì)不同,為了實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)互通,需要設(shè)置一個(gè)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)?,協(xié)議網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)互通,如果?]有協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的支持,數(shù)據(jù)的交流就會(huì)變得十分困難。目前常見的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)主為Modbus,在許多領(lǐng)域都有其身影。  在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,檢測(cè)控制管理是一個(gè)重要的功能,其主要目的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)科學(xué)的管理。首先,在網(wǎng)關(guān)中有許多不同的功能,對(duì)這些功能進(jìn)行合理控制,就能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突破,為人們的生產(chǎn)和生活帶來方便。其次,對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行集中管理,也是檢測(cè)控制管理的常見功能。檢測(cè)控制管理主要是對(duì)系統(tǒng)和外界的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行內(nèi)外

5、監(jiān)控與管理,其功能更加全面?! ?.2物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)策略  物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之所以很重要,主要是由于人們對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的要求越來越高,因此,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的形式設(shè)計(jì)就受到了人們的高度重視。目前,物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行平臺(tái)主要有PC機(jī)和嵌入式。由于嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核小、專用性強(qiáng),在許多領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。因此,嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)更大,其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)有許多方式,借助嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)是可行的,并且大大推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的發(fā)展?! ?物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件的設(shè)計(jì)  進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候,必須要考慮到網(wǎng)關(guān)所運(yùn)行的環(huán)境,以及網(wǎng)關(guān)自身對(duì)硬件的要求??傮w來看,網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)需要遵循成本低、降低能源消耗、實(shí)現(xiàn)

6、高效率處理的原則,因此,常見的硬件設(shè)計(jì)就是采用AT9LSAM9260。該平臺(tái)具有極好的兼容性,存儲(chǔ)空間大,能夠高效處理信息,在苛刻的環(huán)境下也不影響網(wǎng)關(guān)的正常運(yùn)行。  對(duì)于接入方式的選擇,主要以無線接入為主。物聯(lián)網(wǎng)的硬件是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中非常重要的一部分,以其內(nèi)部的主控制器電路為例,其關(guān)系到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和網(wǎng)關(guān)功能的實(shí)現(xiàn),因此要注意其嚴(yán)謹(jǐn)性。目前,網(wǎng)絡(luò)接口電路主要有MII和RMII兩種模式,這兩種模式可以通過對(duì)應(yīng)硬件引腳配置來達(dá)到所需目的?! ?duì)于物聯(lián)網(wǎng)中串行接口電路設(shè)計(jì),一般會(huì)選擇RS232和RS485。在進(jìn)行串口設(shè)計(jì)的時(shí)候,應(yīng)用這兩種方式,一方面可以起到節(jié)能降耗的效果,另一方面能夠優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

7、,實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互通。進(jìn)行串口設(shè)計(jì)之后,還要增加一些模塊,這樣才能真正實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件的功能?! ?物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)軟件的設(shè)計(jì)  在進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)軟件的設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要對(duì)通信接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理,因此要對(duì)整個(gè)框架進(jìn)行分層。分層之后,對(duì)不同的層要進(jìn)行處理,底層要搜集數(shù)據(jù),中間層要處理數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送,并設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)控模塊進(jìn)行監(jiān)控。為了確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性,一方面要保證不同模塊之間的有機(jī)聯(lián)系

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