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      物聯網的嵌入式智能網關設計

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      物聯網的嵌入式智能網關設計

      摘要:在經濟全球一體化的背景之下,物聯網技術的應用得到了高度重視,擁有廣闊的發展前景。本文首先介紹了物聯網網關,對物聯網系統的功能和設計進行了分析,然后介紹了物聯網網關的硬件設計和軟件設計,其平臺主要是嵌入式系統。

      關鍵詞:物聯網;嵌入式智能網;研究

      目前,全球都十分關注物聯網技術以及其所帶來的價值,掌握物聯網技術無疑占據了主動的地位,因此不能忽視其廣泛的市場前景。

      1物聯網網關概述

      目前,物聯網的結構有三種分類:感知層、網絡層以及應用層。1.1感知層同人體的感知一樣,物聯網也有感知層。該結構主要是借助傳感器去感知,同人們一樣去識別相關信息,這賦予了物聯網以智能感知的功能。1.2網絡層網絡層的功能就像是人體神經系統對信息進行處理一樣,與感知層相比,其功能更加強大,也更加復雜。1.3應用層應用層是第三層結構,也是物聯網結構的頂層,能夠實現物聯網技術和其他技術的結合,實現物聯網的多領域、多行業應用。并且,這三種結構缺一不可。感知層能夠起到感知信息的作用,其主要是借助傳感器來實現的,如果沒有太多的傳感器,還可以借助網絡與設備的連接實現傳感器的功能,但這樣會造成資源浪費。為了節省資源,順利實現數據傳送,最好能夠將所有的設備與網絡層相連,實現數據的統一傳送。為了避免傳感器設備不足造成的資源浪費問題,最好能夠在感知層和網絡層之間設置一個匯聚層,通過該匯聚層銜接這兩個結構,就不會出現資源浪費的問題,并且能夠實現數據的傳送。

      1.1物聯網系統的分析物聯網網關需要高度重視,其功能先進,全面,不僅可以感知,還能夠實現遠程監控,并且可以接入不同的網絡。物聯網網關的感知功能主要是以網絡形式來體現的,并且配合多功能傳感器獲取不同的信息進行感知。這些傳感器的接入形式不同,從目前來看,主要可分為有線和無線兩種接入模式。有線接入的速度較慢,不具備無線接入的某些功能,因此,無線網絡的應用越來越頻繁。目前,常見的移動設備都具備無線網絡的接入功能,并能夠實現快速傳送,這樣就可以大大提高無線網絡的使用范圍。隨著無線網絡的不斷發展,其必定會成為主要的接入方式。不同結構進行網絡互通所采用的傳感器不同,對信息的感知也會不同,為了實現不同結構的網絡互通,需要設置一個協議網絡。因為,協議網絡可以實現不同結構的網絡互通,如果沒有協議網絡的支持,數據的交流就會變得十分困難。目前常見的協議網絡主為Modbus,在許多領域都有其身影。在物聯網系統中,檢測控制管理是一個重要的功能,其主要目的是對數據進行監控,實現科學的管理。首先,在網關中有許多不同的功能,對這些功能進行合理控制,就能夠實現物聯網技術的突破,為人們的生產和生活帶來方便。其次,對網絡連接進行集中管理,也是檢測控制管理的常見功能。檢測控制管理主要是對系統和外界的網絡進行內外監控與管理,其功能更加全面。

      1.2物聯網系統的整體設計策略物聯網網關之所以很重要,主要是由于人們對于物聯網系統的要求越來越高,因此,物聯網網關的形式設計就受到了人們的高度重視。目前,物聯網的運行平臺主要有PC機和嵌入式。由于嵌入式系統內核小、專用性強,在許多領域占據主導地位。因此,嵌入式系統的優勢更大,其應用范圍也越來越廣泛。物聯網網關的設計有許多方式,借助嵌入式系統進行設計是可行的,并且大大推動了物聯網網關的發展。

      2物聯網網關硬件的設計

      進行物聯網網關硬件設計的時候,必須要考慮到網關所運行的環境,以及網關自身對硬件的要求。總體來看,網關硬件設計需要遵循成本低、降低能源消耗、實現高效率處理的原則,因此,常見的硬件設計就是采用AT9LSAM9260。該平臺具有極好的兼容性,存儲空間大,能夠高效處理信息,在苛刻的環境下也不影響網關的正常運行。對于接入方式的選擇,主要以無線接入為主。物聯網的硬件是物聯網網關中非常重要的一部分,以其內部的主控制器電路為例,其關系到系統的數據轉換和網關功能的實現,因此要注意其嚴謹性。目前,網絡接口電路主要有MII和RMII兩種模式,這兩種模式可以通過對應硬件引腳配置來達到所需目的。對于物聯網中串行接口電路設計,一般會選擇RS232和RS485。在進行串口設計的時候,應用這兩種方式,一方面可以起到節能降耗的效果,另一方面能夠優化物聯網系統,實現不同結構網絡的互通。進行串口設計之后,還要增加一些模塊,這樣才能真正實現物聯網網關硬件的功能。

      3物聯網網關軟件的設計

      在進行物聯網網關軟件的設計的時候,需要對通信接口的數據進行采集和處理,因此要對整個框架進行分層。分層之后,對不同的層要進行處理,底層要搜集數據,中間層要處理數據,實現數據的傳送,并設置相應的監控模塊進行監控。為了確保物聯網系統的靈活性,一方面要保證不同模塊之間的有機聯系,另一方面要實現系統整體功能和諧統一。在本次研究中,物聯網網關的設計與實現的平臺主要是嵌入式系統,而不是傳統的PC平臺。但是,由于要優化物聯網網關軟件設計,還需要借助PC平臺進行代碼的開發與調試。

      4結束語

      綜上所述,物聯網網關的開發與設計主要采取嵌入式系統,能夠滿足人們生產和生活的需要。隨著社會的進步和科學水平的不斷提升,相信在不久的將來,物聯網系統會更加完善。

      參考文獻:

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      作者:于廣艷 單位:哈爾濱石油學院

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