【摘要】：針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中信息監(jiān)測點分散和學�，F(xiàn)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)的不足,采用移植性強支持6LoWPAN協(xié)議棧的Contiki嵌入式操作系統(tǒng)在STM32平臺上進行農(nóng)業(yè)環(huán)境信息監(jiān)測傳感器節(jié)點設(shè)計;在DDWrt上實現(xiàn)了支持6LoWPAN協(xié)議棧的IPv4/IPv6雙棧邊緣路由器,將監(jiān)測到的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息轉(zhuǎn)發(fā)到IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò),最終實現(xiàn)了基于6LoWPAN的農(nóng)業(yè)信息傳感系統(tǒng)。在校園網(wǎng)環(huán)境下測試了農(nóng)業(yè)環(huán)境信息傳感節(jié)點與測試機網(wǎng)絡(luò)的連通性,測試結(jié)果表明,基于6LoWPAN協(xié)議的無線網(wǎng)關(guān)與農(nóng)業(yè)環(huán)境信息監(jiān)測傳感節(jié)點通過6LoWPAN協(xié)議可以正常通信,用戶可通過CoAP協(xié)議訪問6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
【圖文】：

延，使得主機能直接通過網(wǎng)頁訪問傳感器資源。1.2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)主要包括以下兩部分：（1）6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)：用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)或者根據(jù)后臺指令執(zhí)行具體的操作；（2）后臺系統(tǒng)：用于存儲數(shù)據(jù)和發(fā)出指令。其中6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)又包含兩種不同的節(jié)點：一個是普通的6LoWPAN節(jié)點，用于數(shù)據(jù)的采集與指令執(zhí)行；另一個是6LoWPAN路由器，用于連接6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)。具體細劃為支持6LoWPAN協(xié)議棧的WSN，6LoWPAN邊界路由器，IPv6網(wǎng)絡(luò)，Web服務器，終端用戶五部分，如圖1所示。圖1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖基于6LoWPAN的傳感器節(jié)點采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的信息后傳給節(jié)點的MCU[19]（微處理器），MCU對數(shù)據(jù)包處理后經(jīng)過6LoWPAN適配層的分片和重組，封裝成802.15.4數(shù)據(jù)格式發(fā)送給邊緣路由器的無線網(wǎng)卡模塊；無線網(wǎng)卡上射頻芯片接收數(shù)據(jù)包在6LoWPAN適配層分片和重組后經(jīng)過串口發(fā)送給邊界路由器，邊界路由器把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)，整個過程如圖2所示。實現(xiàn)了基于6LoWPAN協(xié)議棧的WSN與IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)的互通和融合，用戶可以通過IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)實時訪問6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)。2系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1傳感器節(jié)點硬件設(shè)計傳感器節(jié)點由RF收發(fā)器、MCU及傳感單元三部分153

現(xiàn)代電子技術(shù)2016年第39卷組成，具體設(shè)計如圖3所示。圖26LoWPANIPv6協(xié)議棧圖3傳感器節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)圖本課題選用的MCU是意法半導體（STMicroelectronics）公司系統(tǒng)級芯片STM32F103RCT6，該芯片集成低功耗32位ARMCortexM3微處理器，256KBFLASH閃存，48KBRAM儲存器和其他通用外設(shè)。RF收發(fā)器采用AT86RF231芯片，AT86RF231是一款工業(yè)級、低電壓供電、超低功耗、方便操作的收發(fā)器。傳感單元采用可以檢測周圍環(huán)境的濕度和溫度的傳感器DHT11。傳感器節(jié)點主要有兩個功能：（1）傳感單元采集農(nóng)業(yè)環(huán)境信息后發(fā)送到MCU處理，處理后經(jīng)過RF收發(fā)器發(fā)給邊緣路由器；（2）傳感器節(jié)點通過RF收發(fā)器接收邊緣路由器的數(shù)據(jù)包，微處理器對數(shù)據(jù)包進行處理后發(fā)送命令給傳感單元。2.2邊緣路由器硬件設(shè)計邊緣路由器由兩大模塊組成：與傳感器節(jié)點通信的傳感網(wǎng)絡(luò)模塊和與IPV4/IPv6網(wǎng)絡(luò)通信的IPV4/IPv6網(wǎng)絡(luò)模塊。兩個模塊通過串口或USB口相連，具體結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。2.2.1WSN模塊硬件設(shè)計基于兩大模塊的功能需求，采用雙MCU架構(gòu)。WSN網(wǎng)絡(luò)通信模塊仍采用AT86RF231和STM32F103RCT6，天線采用Antenova公司支持2.4GHz的微型天線A5839。2.2.2IPv6模塊硬件設(shè)計IPv4/IPv6模塊利用支持DDWRT的BUFFALOWXR1900DHP千兆路由器進行開發(fā)，其使用雙核BroadcomBCM4709A處理器，BroadcomBCM4360雙頻無線網(wǎng)絡(luò)芯片，內(nèi)存512MB，F(xiàn)LASH128MB，刷機系統(tǒng)可擴展能力強。首先，升級DDWRT固件，使其支持IPv4/IPv6雙棧，實現(xiàn)6LoWPAN傳感網(wǎng)絡(luò)向IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；其次開發(fā)能識別通過USB接口相?

現(xiàn)代電子技術(shù)2016年第39卷組成，具體設(shè)計如圖3所示。圖26LoWPANIPv6協(xié)議棧圖3傳感器節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)圖本課題選用的MCU是意法半導體（STMicroelectronics）公司系統(tǒng)級芯片STM32F103RCT6，該芯片集成低功耗32位ARMCortexM3微處理器，256KBFLASH閃存，48KBRAM儲存器和其他通用外設(shè)。RF收發(fā)器采用AT86RF231芯片，AT86RF231是一款工業(yè)級、低電壓供電、超低功耗、方便操作的收發(fā)器。傳感單元采用可以檢測周圍環(huán)境的濕度和溫度的傳感器DHT11。傳感器節(jié)點主要有兩個功能：（1）傳感單元采集農(nóng)業(yè)環(huán)境信息后發(fā)送到MCU處理，處理后經(jīng)過RF收發(fā)器發(fā)給邊緣路由器；（2）傳感器節(jié)點通過RF收發(fā)器接收邊緣路由器的數(shù)據(jù)包，微處理器對數(shù)據(jù)包進行處理后發(fā)送命令給傳感單元。2.2邊緣路由器硬件設(shè)計邊緣路由器由兩大模塊組成：與傳感器節(jié)點通信的傳感網(wǎng)絡(luò)模塊和與IPV4/IPv6網(wǎng)絡(luò)通信的IPV4/IPv6網(wǎng)絡(luò)模塊。兩個模塊通過串口或USB口相連，具體結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。2.2.1WSN模塊硬件設(shè)計基于兩大模塊的功能需求，采用雙MCU架構(gòu)。WSN網(wǎng)絡(luò)通信模塊仍采用AT86RF231和STM32F103RCT6，天線采用Antenova公司支持2.4GHz的微型天線A5839。2.2.2IPv6模塊硬件設(shè)計IPv4/IPv6模塊利用支持DDWRT的BUFFALOWXR1900DHP千兆路由器進行開發(fā)，其使用雙核BroadcomBCM4709A處理器，BroadcomBCM4360雙頻無線網(wǎng)絡(luò)芯片，內(nèi)存512MB，F(xiàn)LASH128MB，刷機系統(tǒng)可擴展能力強。首先，升級DDWRT固件，使其支持IPv4/IPv6雙棧，實現(xiàn)6LoWPAN傳感網(wǎng)絡(luò)向IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；其次開發(fā)能識別通過USB接口相?

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 何勇;趙春江;吳迪;聶鵬程;馮雷;;作物-環(huán)境信息的快速獲取技術(shù)與傳感儀器[J];中國科學:信息科學;2010年S1期

2 侯春生;段洪洋;夏寧;萬忠;;農(nóng)業(yè)產(chǎn)地環(huán)境信息智能獲取技術(shù)與裝備研究進展[J];農(nóng)機化研究;2012年07期

3 馬巧紅;韓文霆;;基于Web的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息實時發(fā)布系統(tǒng)研究[J];農(nóng)機化研究;2010年05期

4 ;[J];;年期

本文編號：2765476