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基于嵌入式linux的Web傳感器網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)關(guān)的設計
作者：
時(shí)間：2012-05-07
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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引言
傳感器網(wǎng)絡(luò )是計算機科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，集成了傳感器、微機電系統和網(wǎng)絡(luò )二大技術(shù)形成的傳感器網(wǎng)絡(luò )是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。近幾年，在傳感器網(wǎng)絡(luò )管理、查詢(xún)和數據分發(fā)等方面的研究都得到了相當大的發(fā)展。而傳感器網(wǎng)絡(luò )要真正投入使用，則不能完全孤立存在，需要通過(guò)網(wǎng)關(guān)設備接入外部網(wǎng)絡(luò )，如Internet、局域網(wǎng)或企業(yè)內部互聯(lián)網(wǎng)，提供用戶(hù)對無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的遠程訪(fǎng)問(wèn)和監測。
1．系統總體設計
隨著(zhù)通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，具有感知、計算和通信能力的微型傳感器開(kāi)始出現。由大量成本低廉的這類(lèi)傳感器節點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式組成了傳感器網(wǎng)絡(luò )。傳感器網(wǎng)絡(luò )綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等，是多學(xué)科高度交叉的新興前沿研究熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，它具有遠程監控、實(shí)時(shí)監測、能在惡劣或特殊環(huán)境工作。
1。1系統硬件平臺設計
系統硬件平臺設計主要包括微處理器的選擇和外圍設各的選擇，本文選擇ARM處理器作為核心器件，外圍設各包括SDRAM，FLASH，串口、以太網(wǎng)接口等。嵌入式網(wǎng)關(guān)設備由核心板和底板組成，核心板上集成AtmelAT91RM9200處理器，64MSDRAM以及16M的FLASHoAT91ARM9200微處理器芯片是工業(yè)級200MIPSARM920T內核，具有16K字節的指令和16K字節的數據高速緩存的處理器。
網(wǎng)關(guān)設備底板上提供以下外設接口：兩個(gè)RS-232串口和一個(gè)lOM/100M自適應以太網(wǎng)接口。外圍硬件接口的選擇將決定整個(gè)系統通過(guò)何種方式接入網(wǎng)絡(luò )。目前最常見(jiàn)的既廉價(jià)性能又高的接入方法是采用最成熟的以太網(wǎng)絡(luò )接口，能夠滿(mǎn)足局域網(wǎng)接入和絕大多數寬帶網(wǎng)絡(luò )接入的要求。因此木文設計的傳感器網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)關(guān)設備通過(guò)以太網(wǎng)接口接入Internet，實(shí)現遠程用戶(hù)對無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據的管理。
1。2軟件平臺設計
軟件平臺設計主要涉及到兩大方而：一是與硬件相關(guān)的軟件部分：二是應用軟件部分。與硬件相關(guān)的軟件包括基于A(yíng)RM的Linux內核移植、引導程序移植等。應用軟件主要包括兩大部分：一為WebServe：和TCP/IP協(xié)議棧；二為傳感器網(wǎng)絡(luò )數據采集、融合及存儲等部分，該部分包括遠程管理模塊、查詢(xún)指令分析處理模塊、數據存儲模塊、數據分析與融合模塊及數據采集模塊。
2。硬件電路設計
本系統硬件平臺設計成兩大部分，一是核心板部分，集成了AtmelAT91RM9200處理器，64MSDRAM以及16M的FLASH存儲器：二是底板部分，由兩個(gè)四線(xiàn)RS-232串口和一個(gè)10M/100M自適應以太網(wǎng)接口等組成。
2。1 SDRAM存儲器
SDRAM(SynchronousDynamicRAM)同步動(dòng)態(tài)存儲器，使用SDRAM小但能提高系統表現，還能簡(jiǎn)化設計、提供高速的數據傳輸。在功能上，已類(lèi)似常規的DRAM，但是也需要時(shí)鐘進(jìn)行刷新。在系統運行時(shí)，所有的程序和數據都是在RAM(主要是在SDRAM)中與CPU和外圍設各交互，所以SDRAM的速度對于整個(gè)系統的運行速度有著(zhù)至關(guān)重要的影響。
本文采用了兩片Hynix公司的HY57V281620BTSDRAM芯片，16MX16位數據寬度，共64MSDRAM。AT91RM9200內置有SDRAM控制器(SDRAMC)，具有SDRAM控制接口，為簡(jiǎn)化電路設計提供了很大的方便，電路如圖1所示。
圖1SDRAM存儲器電路2。2RS232串行通信口目前RS-232是PC機與通信土業(yè)中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232采取小平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。AT91RM9200輸出的串行信號是TTL電平，必須經(jīng)過(guò)電平轉換輸出符合EIA/TIA-232電平，電路設計見(jiàn)圖3。
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