基于ZigBee的溫室監控系統網(wǎng)關(guān)設計

引言
溫室監控系統用于實(shí)時(shí)監測室內溫度、濕度、CO2濃度等環(huán)境參數，以便做出相應調整，使作物處于最佳環(huán)境中生長(cháng)?，F有的無(wú)線(xiàn)溫室監控系統大多在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍內進(jìn)行環(huán)境信息監測，傳輸范圍有限，且功耗和成本較高。
ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低成本的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。2節5號電池即可使ZigBee射頻芯片工作6～24個(gè)月。
本設計采用ZigBee技術(shù)組建無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)接人到以太網(wǎng)。不但很好地解決了功耗和成本問(wèn)題，而且也有效擴展了數據的傳輸范圍。

1 系統設計
溫室監控系統的結構示意圖如圖1所示。系統由無(wú)線(xiàn)傳感節點(diǎn)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、人機交互界面3個(gè)部分組成。無(wú)線(xiàn)傳感節點(diǎn)通過(guò)連接傳感器來(lái)獲得相應的環(huán)境參數，并將數據發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)。嵌入式網(wǎng)關(guān)承擔網(wǎng)絡(luò )管理的功能，主要負責組建ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )并將傳感節點(diǎn)傳回的數據上傳至以太網(wǎng)中。人機交互界面的作用是將這些數據實(shí)時(shí)地顯示在網(wǎng)頁(yè)上，也可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行遠程控制。

無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)中的各傳感器節點(diǎn)采集溫度、濕度、C02濃度等環(huán)境信息，經(jīng)網(wǎng)關(guān)處理后，監控終端計算機通過(guò)IE瀏覽器即可訪(fǎng)問(wèn)這些數據，從而實(shí)現遠程監控環(huán)境信息。

2 硬件設計
整個(gè)系統涉及ZigBee網(wǎng)絡(luò )和以太網(wǎng)，為了使2個(gè)網(wǎng)絡(luò )能相互通信，需要建立網(wǎng)關(guān)。本文用嵌入式BOA服務(wù)器作為2個(gè)網(wǎng)絡(luò )的信息中轉站，以實(shí)現網(wǎng)關(guān)的功能。BOA服務(wù)器是一個(gè)小巧高效的Web服務(wù)器，運行于Unix或Linux系統下，支持CGI的、適合用于嵌入式系統的單任務(wù)的HTTP服務(wù)器。
2．1 網(wǎng)關(guān)硬件設計
嵌入式BOA服務(wù)器可以在嵌入式Linux操作系統的支持下進(jìn)行設計。網(wǎng)關(guān)硬件結構如圖2所示。

網(wǎng)關(guān)硬件包括如下部分：
①S3C2440A，Samsung公司的一款基于ARM920T內核的32位RISC嵌入式微處理器，運行頻率可達400 MHz。
②256MB Flash，存儲Bootloader和Linux操作系統以及文件系統。
③64MB SDRAM，作為系統運行時(shí)的程序和數據存儲器。
④DM9000A網(wǎng)絡(luò )控制器，提供以太網(wǎng)連接功能，以滿(mǎn)足用戶(hù)通過(guò)TCP／IP以太網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數據交互。
⑤JTAG仿真調試接口，支持ADS等集成開(kāi)發(fā)環(huán)境利用JTAG調試接口對整個(gè)硬件電路進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)和調試。
⑥UART接口，連接CC2430射頻芯片以實(shí)現ZigBee無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )與以太網(wǎng)的互聯(lián)。