简介物联网是一个基于信息载体的网络,例如互联网和传统电信网络,它允许所有可以独立寻址的普通物理对象实现互连。它具有三个重要特征:普通对象设备,自治终端互连和普遍的服务智能。
随着物联网技术的发展,基于ZigBee技术的无线传感器网络已广泛应用于人们的生产和生活(例如家庭自动化,智能农业等)。在将ZigBee技术应用于网络时,如何将ZigBee网络连接到Internet是人们面临的一个热门问题。
但是,ZigBee协议与Internet中使用的TCP / IP协议不兼容。要将ZigBee网络连接到基于IP的Internet,需要一个设备来完成两个异构网络之间的数据转发。
因此,提出了网关的概念,网关完成了两个异构网络之间的数据转发。本文使用PXA270嵌入式平台和CC2430 ZigBee模块,基于Windows CE6.0嵌入式操作系统和Z& Stack协议栈,设计了一个嵌入式网关解决方案。
网关在连接无线传感器网络和Internet的两个异构网络之间工作,其功能包括异构网络之间的数据转发和ZigBee网络的管理。 1系统总体设计the网关的总体设计如图1所示,一般包括CC2430ZigBee模块,PXA270嵌入式平台,以太网端口,电源模块和其他外围模块。
图1:网关的总体设计the网关的软件设计基于Windows CE6.0嵌入式操作系统和Z& Stack v1.4.3协议栈。 Windows CE6.0系统具有丰富的功能和稳定的内核。
它是一个高度模块化的系统,具有抢先式多任务调度和强大的网络通信功能。该系统支持Winsock网络编程接口,并通过C / S Socket通信模型实现网关与Internet客户端之间的命令和数据交互。
Z& Stack v1.4.3协议栈是TI开发的完全支持ZigBee 2006的协议栈。该协议栈提供了大量的编程接口功能,以促进基于协议栈的开发和设计。
在设计中,CC2430 ZigBee模块通过串行端口连接到PXA270嵌入式平台。 Windows CE和Z& Stack协议栈都提供了对串行端口通信的支持。
调用相应的串行端口API可以实现诸如对串行端口进行读写的操作,从而简化了PXA270嵌入式平台与CC2430 ZigBee模块之间的串行端口的通信程序设计。 2每个模块软件的设计2.1 ZigBee协调器模块部分ZigBee网络由一个协调节点,多个路由节点和多个终端节点组成。
设备类型通常由编译时的编译选项(ZDO COORDINATOR和RTR NWK)确定。在本设计中,通过串行端口连接到PXA270嵌入式平台的CC2430模块充当整个ZigBee网络的协调节点,其主要功能是:(1)数据接收和发送。
接收ZigBee网络上传的数据,进行分析并通过串口转发给PXA270平台;将PXA270平台想要发送的数据转发到zigBee网络。 (2)ZigBee网络管理。
包括网络通道和网络ID选择,网络启动,节点加入等。协调节点的程序流程图如图2所示。
图2:协调节点的程序流程图当协调节点与PXA270平台通信时,它需要使用Z& Stack提供的串行端口应用程序接口功能。其中,HalUARTInit()用于在设备启动时初始化串行端口(例如将波特率设置为115200),HalUARTOpen(),HalUART Close()用于打开和关闭串行端口HalUARTRead(), HalUARTWrite()用于完成串行端口的读写。
2. 2 PXA270嵌入式平台部分PXA270嵌入式平台作为网关的主要控制模块,其功能包括:与ZigBee协调节点通信,通过串行端口接收协调节点转发的数据或向协调节点发送控制命令;通过基于TCP / IP的流套接字模式与IP网络通信,例如上载数据和接收远程命令。 PXA270平台的工作流程如图3所示。
图3:该工作流程。