【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,是帶動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要生產(chǎn)力,將極大的改變?nèi)藗兊纳罘绞?具有很大的市場潛力。物聯(lián)網(wǎng)通過感知識(shí)別與控制,實(shí)現(xiàn)人與人、物與物、人與物的連接,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信息共享。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在深入發(fā)展的同時(shí),也將促進(jìn)傳感器設(shè)備種類和數(shù)量的增加以及應(yīng)用領(lǐng)域的增加。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,離不開相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。網(wǎng)關(guān)作為連接感知層和傳輸層的紐帶,需要具備比較強(qiáng)的接入能力,方便外圍設(shè)備接入。總而言之,網(wǎng)關(guān)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的核心設(shè)備,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有很大的影響。傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備不能滿足物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的要求,嵌入式技術(shù)的發(fā)展,為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了新的動(dòng)力,現(xiàn)在嵌入式技術(shù)設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用到我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域,嵌入式設(shè)備以其便攜性、功耗低的特點(diǎn),將極大的推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。本文結(jié)合目前對(duì)網(wǎng)關(guān)技術(shù)的實(shí)際需求,分析物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)以及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的地位,提出了一種符合新的實(shí)際應(yīng)用的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,該方案實(shí)現(xiàn)的思路是:首先,該系統(tǒng)利用ARM架構(gòu)的處理器為系統(tǒng)核心控制平臺(tái),分析系統(tǒng)的硬件組成以及軟件架構(gòu)。圍繞核心處理器,設(shè)計(jì)了外圍基本電路模塊:以太網(wǎng)接口模塊、串口模塊、USB接口模塊以及SD卡接口模塊。核心處理器與外圍電路模塊構(gòu)成了網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的總體硬件平臺(tái)。基于該平臺(tái),通過USB接口模塊和RS232串口模塊與外接設(shè)備相互通信,實(shí)現(xiàn)了視頻信號(hào)和無線信號(hào)的采集功能。外部設(shè)備主要是USB攝像頭模塊、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)模塊以及GSM短信模塊,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中,詳細(xì)分析了這三個(gè)外部設(shè)備的工作原理以及硬件電路。其次,課題設(shè)計(jì)使用目前流行的Linux操作系統(tǒng),文中詳細(xì)介紹了Linux系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程以及文件服務(wù)器的配置過程;詳細(xì)介紹了HTTP協(xié)議,通過嵌入式WEB服務(wù)器技術(shù)實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互;詳細(xì)分析了BOA服務(wù)器的工作原理,并進(jìn)行了移植和測試;為了實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)采集功能,詳細(xì)分析了V4L2框架并利用該框架設(shè)計(jì)視頻信號(hào)采集程序模塊;為了通過GSM移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警功能,文中詳細(xì)分析了短信模塊的工作模式以及工作原理,實(shí)現(xiàn)GSM模塊短信功能,系統(tǒng)可以在數(shù)據(jù)異常的情況下自行報(bào)警,通知用戶做出相應(yīng)的救急措施,同時(shí)用戶可以主動(dòng)獲取ZigBee采集的信息。在整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中,采用多進(jìn)程通信機(jī)制,將GSM短信模塊、ZigBee無線模塊、USB攝像頭模塊分為三個(gè)部分,制定這三個(gè)部分與網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的命令數(shù)據(jù)格式,當(dāng)客戶端發(fā)送請(qǐng)求過來時(shí),能夠及時(shí)響應(yīng)請(qǐng)求,并將用戶需要的信息發(fā)送到客戶端,在系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中,要充分考慮進(jìn)程間的通信機(jī)制,充分解決好進(jìn)程間通信競爭互斥問題,避免在響應(yīng)客戶請(qǐng)求時(shí)出現(xiàn)問題。最后,在搭建的系統(tǒng)環(huán)境下,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的各項(xiàng)功能要求進(jìn)行了測試,測試結(jié)果表明,用戶通過客戶端可以實(shí)時(shí)查看USB攝像頭模塊和ZigBee無線模塊采集的信息,同時(shí),GSM短信模塊功能正常,用戶可以通過該模塊獲取信息,在數(shù)據(jù)異常情況下,也能收到異常報(bào)警信息。本文設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)關(guān)的基本功能,滿足設(shè)計(jì)要求,同時(shí)還有良好的人機(jī)交互界面,為用戶管理提供了便利。
【圖文】：

像 BOA 服務(wù)器、Thttpd 服務(wù)器以及 Apache 服務(wù)器等等，這三種典型的嵌入式 Web 服務(wù)器，各有自己的特點(diǎn)。BOA 服務(wù)器一開始誕生的時(shí)候，就十分適合嵌入式系統(tǒng)，其功能比較強(qiáng)大，支持認(rèn)證以及支持 CGI 等，是最受嵌入式開發(fā)者喜愛的 Web 服務(wù)器，雖然 BOA 服務(wù)器一般是單進(jìn)程服務(wù)器，但是足夠滿足嵌入式設(shè)備的應(yīng)用場合。Thttpd 服務(wù)器是一款精巧的 We 服務(wù)器，也非常簡單，在請(qǐng)求發(fā)送中，并不使用 fork()函數(shù)來產(chǎn)生子進(jìn)程，在安全性這一塊，和 BOA服務(wù)器一樣做的十分的好。相比較前面提到的兩個(gè) Web 服務(wù)器，Apache 服務(wù)器使用范圍就要窄一些，雖然它的穩(wěn)定性比較好，但是最大的缺點(diǎn)就是在使用的時(shí)候十分占用資源。對(duì)比這三種 Web 服務(wù)器，，本課題采用的是 BOA 服務(wù)器。Web 服務(wù)器工作流程是：客戶端發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器接收請(qǐng)求并對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行解析，解析完成后將相應(yīng)的 HTML 靜態(tài)或動(dòng)態(tài)頁面返回給瀏覽器端。Web 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。目前有兩種架構(gòu)，一種是 C/S 結(jié)構(gòu)，另一種是 B/S 結(jié)構(gòu)。

著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了許多新的應(yīng)用，這當(dāng)中典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)。而無線傳感網(wǎng)絡(luò)也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重要組成之一，因此大科技企業(yè)將大量的精力花費(fèi)在對(duì)它的研究上。線傳感器網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等結(jié)合起對(duì)各種場合進(jìn)行監(jiān)控，采集各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)它們進(jìn)行分析結(jié)果傳遞給用戶。它使得企業(yè)和個(gè)人管理設(shè)備變得更簡單、更智能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中有著多種類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、光照移動(dòng)速度等多種數(shù)據(jù)的監(jiān)測，可應(yīng)用在醫(yī)療、攝影、物流等各個(gè)生時(shí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)又具有成本低、可靠性高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，未來來越廣泛。線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要由三個(gè)部分組成，分別為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和宏觀角度，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)又分為三個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別為傳感器節(jié)點(diǎn)（集和轉(zhuǎn)發(fā)）、匯聚節(jié)點(diǎn)（負(fù)責(zé)傳感器與目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)連接）、管理者節(jié)理傳感器網(wǎng)絡(luò)），宏觀框架如圖 2-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.44;TN915.05

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 師敬旭;用于物聯(lián)網(wǎng)通信的藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2590069