集成WSN、載波通信和多種現場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)關(guān)設計
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現有的WSN產(chǎn)品中，大多只提供RS 232串行接口，用以連接上位機，實(shí)現監控。但是在現實(shí)的工控項目中存在各種各樣的接口和總線(xiàn)，需要無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與其他總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )互相傳輸信息。因此，需要一種能夠支持多種接口的網(wǎng)關(guān)。當連接某種接口或通信協(xié)議時(shí)，稍加修改該網(wǎng)關(guān)的軟件和配置硬件模塊就可以快速投入使用。
本文設計的多功能網(wǎng)關(guān)可支持多種接口和多種應用模式。其主要支持以太網(wǎng)，RS 232，RS 485，GPRS和電力載波通信等接口。支持的應用模式包括：通過(guò)GPRS接口連接上位機，實(shí)現監控、程序下載等功能；通過(guò)RS 485接口實(shí)現Modbus協(xié)議接入現場(chǎng)總線(xiàn)或其他控制總線(xiàn)中；通過(guò)以太網(wǎng)接口接入工業(yè)以太網(wǎng)，將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )作為子網(wǎng)接入控制網(wǎng)絡(luò )；通過(guò)以太網(wǎng)接口，構建嵌入式Web服務(wù)器?？蛻?hù)機可以以網(wǎng)頁(yè)瀏覽的方式查看WSN中所有傳感器節點(diǎn)的狀態(tài)和數據，并進(jìn)行遠動(dòng)控制。
2 硬件設計
多功能網(wǎng)關(guān)主要包括主系統部分(控制器、存儲器)、電源模塊、ZigBee無(wú)線(xiàn)通信模塊、以太網(wǎng)通信模塊、GPRS通信模塊、電力載波通信模塊(PLC)和人機接口模塊等。硬件總體框圖如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/155140.htm
系統硬件分為核心板、擴展底板和外接通信模塊3部分。核心板包括主控制器和存儲器；外接通信模塊包括ZigBee無(wú)線(xiàn)模塊、GPRS模塊和電力載波通信模塊；核心板和外接通信模塊插接在擴展底板上，并在擴展底板上擴展電源電路、調試接口、RS 485通信模塊、人機接口等電路。
2．1 微控制器選型
多功能網(wǎng)關(guān)的功能比較復雜，需要實(shí)現多種接口和協(xié)議的轉換，由于外接通信模塊較多，應盡量選擇性能強大、通信接口豐富，內置所需各種接口的控制器，以降低成本。
本文選擇基于A(yíng)RM體系結構的微控制器搭建整個(gè)系統。該結構的微控制器具有強大的功能和豐富的接口擴展，在嵌入式智能網(wǎng)絡(luò )設備的設計中得到了大量應用。通過(guò)分析對比常用的多種ARM7微處理器，最終選擇了基于A(yíng)RM720T核心的工業(yè)級微控制器SEP4020。該款微控制器由東南大學(xué)國家專(zhuān)用集成電路系統工程技術(shù)研究中心設計，集成MMU單元，內置以太網(wǎng)MAC，LCD接口，可通過(guò)外部總線(xiàn)接口(EBI)進(jìn)行擴展，功能豐富、性能強大，接口豐富，功耗較低，完全適合于工業(yè)控制的需要。
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