隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,信息的傳輸產(chǎn)業(yè)也越來越得到人們的重視。國家鼓勵相關(guān)單位打造智能傳感、智能網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換、工業(yè)機理模型庫、工業(yè)軟件等軟硬件產(chǎn)品,加快部署應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)主要用于實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)之間的通信,完成不同網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換,將感知層的傳感網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)更加直觀地顯示出來,最終完成對檢測環(huán)境的監(jiān)控和管理。本文主要論述了一種低功耗,應(yīng)用于多種復(fù)雜環(huán)境下的實時采集監(jiān)控的智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng),并以振動預(yù)警環(huán)境的檢測為背景進行設(shè)計與實現(xiàn)。本文首先對無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進行分析,結(jié)合當下網(wǎng)關(guān)的功能和性能需求,選擇適合的無線通信方式、系統(tǒng)核心微處理器和嵌入式操作系統(tǒng),最后提出了面向物聯(lián)網(wǎng)的智能網(wǎng)關(guān)整個架構(gòu)的設(shè)計方案,并按照感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的層次劃分,整個智能網(wǎng)關(guān)平臺可分三個子平臺,分別為采集終端、網(wǎng)關(guān)子平臺和監(jiān)控中心。其次,根據(jù)整體設(shè)計方案對整個平臺的硬件和軟件設(shè)計詳細分析。硬件設(shè)計中以ARM微控制器樹莓派3B+和STM32L496單片機為核心,搭建智能網(wǎng)關(guān)硬件平臺,并對硬件平臺的設(shè)計原理進行合理詳細的闡述。其中網(wǎng)關(guān)子平臺中圍繞... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

網(wǎng)關(guān)子平臺核心板實物圖

吉林大學碩士學位論文20圖3.4網(wǎng)關(guān)子平臺外設(shè)板實物圖3.2.3網(wǎng)關(guān)子平臺擴展接口GPIO通用輸入/輸出接口是樹莓派的功能接口，表3.2為樹莓派40Pin引腳的定義功能表。表3.2樹莓派40Pin引腳定義功能名物理引腳（BOARD編碼）功能名3.3V125VSDA.1345VSCL.156GNDGPIO.778TXDGND910RXDGPIO.01112GPIO.1GPIO.21314GNDGPIO.31516GPIO.43.3V1718GPIO.5MOSI1920GNDMISO2122GPIO.6SCLK2324CE0GND2526CE1SDA.02728SCL.0GPIO.212930GNDGPIO.223132GPIO.26GPIO.233334GNDGPIO.243536GPIO.27GPIO.253738GPIO.28GND3940GPIO.29攝像頭模塊SX1268LoRa模塊SIM7600CE4G模塊串口擴展模塊

第3章面向物聯(lián)網(wǎng)的智能網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計21這些擴展接口用于外接擴展模塊，包括LoRa模塊和4G模塊。樹莓派通過控制GPIO接口從而控制相應(yīng)的擴展模塊，用于程序中讀取電路中的電信號，也可以控制電路提供相應(yīng)的電信號，從而最終實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)子平臺的各個功能。CSI攝像頭接口為一個專用的連接器，它用于外接樹莓派的攝像頭模塊，通過樹莓派對攝像頭模塊的控制，從而對周圍環(huán)境完成監(jiān)控，了解周圍環(huán)境信息。3.2.4串口擴展模塊串口擴展模塊選擇微雪的Stack_HAT，在網(wǎng)關(guān)子平臺中起到豐富網(wǎng)關(guān)功能的作用，使網(wǎng)關(guān)更具多樣化和功能化。將串口擴展模塊接入樹莓派的40Pin的GPIO通用口，且可直接插入或排針連接的接入形式，且該模塊擁有USB外部供電接口，為多個外設(shè)擴展模塊提供工作功率。串口擴展模塊可為樹莓派外擴5組2×20的排針接口，方便接入多個擴展模塊。圖3.5串口擴展模塊實物圖3.2.5主要擴展模塊_LoRa模塊1.SX1268LoRaHAL模塊的簡介在網(wǎng)關(guān)子平臺中，LoRa模塊選用的是微雪的SX1268433MLoRaHAT模塊，該模塊是基于E22_400T22s模組設(shè)計的擴展模塊。該模塊采用新一代LoRa擴頻技術(shù)，并可通過自動中繼功能，完成超遠距離的通信傳輸。通過其低功耗和抗干擾強的特性使其在工業(yè)和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其相應(yīng)的產(chǎn)品參數(shù)如表3.3所示：

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