【摘要】：經過多年的推廣,物聯網技術已較為成熟地運用于智能家居、工業(yè)控制、智慧農業(yè)、智能物流等實際領域。早在2014年,中國物聯網的市場規(guī)模就已經達到了6610億元;2015年則達到了7500億元,較上一年增長13.46%,同年全球物聯網市場規(guī)模為0.89萬億美元;2016年中國的市場規(guī)模約為9434億元,同比增長了25.79%,同年全球物聯網設備新增連接數也從14年的13.77億升至19.97億。工信部預測我國2018年的物聯網業(yè)務市場規(guī)模將達到1.51萬億元。全球的物聯網市場規(guī)模在2020年將達到1.9萬億美元。目前,物聯網產業(yè)鏈日趨完善,相關技術也逐步成熟,圍繞于此的商機更是不斷涌現,行業(yè)潛力迎來了快速的釋放,未來爆發(fā)指日可待。盡管我國物聯網在產業(yè)發(fā)展、技術研發(fā)、標準研制和應用拓展等領域已經取得了一些進展,但我國物聯網發(fā)展還存在一些瓶頸和制約因素,其中最突出的問題是種類繁多的通信標準之間無法兼容,實際使用場景中也無法把諸多無線應用優(yōu)勢結合到一起,進行互補和融合。本文針對物聯通信標準難以統(tǒng)一的問題,通過對物聯網以及相關嵌入式技術的研究,提出了一種可兼容多種協議的物聯網網關設計方案。所設計的網關可以與目前多種物聯網通信技術配合,協同工作,并且可將局部的物聯數據接入互聯網網絡,進而為終端上位機的顯示以及數據中心的集中處理提供便利。通過對物聯網體系架構以及嵌入式相關技術的研究和分析,基于MTK無線路由平臺,在Linux環(huán)境下通過嵌入式C的編程實現了物聯網網關的基本通信功能,通過Html以及Javascript的編程實現了嵌入式Web配置的功能。具體工作內容主要體現在以下幾個方面:其一,分析了物聯網的發(fā)展現狀,研究了各種通信方式的適用場景,從技術升級、社會發(fā)展、國家政策三個方面分析了物聯網網關研究價值所在。其二,從物聯網著手,分析了物聯網的網絡體系結構,并從物聯網的感知層、網絡層、應用層分別研究了各層所對應的傳感器技術、計算機網絡通信技術、云計算等技術,相關的研究工作為網關通信的實現提供了技術參考和理論支持。其三,研究了嵌入式軟硬件方案中一些常用技術,所涉及的有硬件設計、Uboot啟動,此外還分析了操作系統(tǒng)以及基于操作系統(tǒng)編程中常用的多任務技術和同步互斥技術,確立了硬件設計方案,明確了軟件編程的工作重點以及軟件實現過程中需要注意的相關細節(jié)。其四,基于MTK芯片方案的平臺實實現網關功能,實現功能上首先設置了系統(tǒng)工作參數結構體,用來保存各功能的一些參數,這些參數將決定所對應功能的狀態(tài)以及工作方式;其次實現了參考時鐘線程,用來為所有的任務設置一個時鐘參考;接著是串口收發(fā),Socket通信的程序設計以及通信數據循環(huán)緩沖區(qū)程序的編寫;最后是Web端的實現,通過Html實現頁面,通過Javascript實現頁面的邏輯,通過CGI接口實現頁面與底層的交互。此外還涉及到了多線程編程以及同步互斥編程。功能實現后的網關具備網絡通信以及Wifi通信功能,在此基礎上配合其他模塊使用可同時兼容藍牙,Zigbee,SUB-G等物聯通信協議。本網關與單一物聯網網關相比對網絡的兼容性更好,各種協議的數據都可以接入網絡,無論是局域網內的數據通信以及多節(jié)點管理還是通過云端服務器的遠程通信和控制,網關都可以在功能上進行實現。該網關方案的研究和實現工作為突破物聯網技術目前的瓶頸,解決各物聯通信標準不兼容的問題提供了一定的參考和借鑒。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.44;TN915.05
【圖文】：

MTK7688芯片網關功能框圖

圖 3-2 Flash 引腳原理圖研究的具體硬件平臺如圖 3-3 所示（因為沒有 RS 轉 232 的數線引出使用），核心板中間的的大芯片是 MTK 的 7688 主芯片為 Flash 存儲芯片，具體型號為華邦的 W25Q32。

圖 3-3 開發(fā)平臺圖的應用場景并不是都如同按鍵檢測這般簡單，正如用戶在使用還可以處理你的文檔，在用手機玩游戲時，后臺還可以執(zhí)行下載中的嵌入式設備常常需要有多任務，實時響應，協調多個外設這就需要操作系統(tǒng)的支持。

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

1 邵澤華;;物聯網結構的探索與研究[J];物聯網技術;2015年11期

2 王巖;;計算機網絡結構分析與傳輸效率解讀[J];信息與電腦(理論版);2013年09期

3 許曉馮;;淺談云計算及其應用[J];信息化研究;2010年11期

4 呂斌;;交換機原理及應用[J];電腦知識與技術;2009年10期

5 何曉慶;趙慶松;陳曉東;;Linux平臺下面向連接的C/S網絡通信實現[J];微計算機信息;2008年18期

6 李德水;;三層交換機路由原理分析[J];辦公自動化;2006年11期

7 陳治平;王雷;;無線傳感器網絡中路由算法研究進展[J];福建工程學院學報;2005年06期

8 段煒;以太網交換機技術[J];中國有線電視;2003年02期

相關博士學位論文 前1條

1 劉森;云計算技術的價值創(chuàng)造及作用機理研究[D];浙江大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 許璐璐;支持對稱多核處理器的嵌入式實時操作系統(tǒng)研究與實現[D];中國航天科技集團公司第一研究院;2016年

2 李進波;非傳統(tǒng)電子式電壓傳感器研究[D];福州大學;2014年

3 成陽;可信云計算服務平臺研究[D];北京交通大學;2013年

4 戴蕾;我國物聯網產業(yè)鏈構建研究[D];北京郵電大學;2011年

5 于國龍;嵌入式操作系統(tǒng)的實時性分析與研究[D];蘭州理工大學;2010年

6 朱新宇;用于IPv6的RIPng路由器研究[D];電子科技大學;2009年

7 袁青;新型氣體傳感器的研究[D];浙江大學;2008年

8 蔡堯;Linux環(huán)境下的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及其網絡編程應用[D];西安電子科技大學;2008年

9 帥琦;基于eCos的嵌入式Radius認證服務器的研究與實現[D];電子科技大學;2007年

10 陸家珍;eCos的優(yōu)化、移植及在UPS監(jiān)控系統(tǒng)中的應用研究[D];武漢理工大學;2005年

本文編號：2768358