嵌入式linux的web感測器網路閘道器的設計
感測器網路是計算機科學技術的乙個新的研究領域，整合了感測器、微機電系統和網路二大技術形成的感測器網路是一種全新的資訊獲取和處理技術。近幾年，在感測器網路管理、查詢和資料分發等方面的研究都得到了相當大的發展。而感測器網路要真正投入使用，則不能完全孤立存在，需要通過閘道器裝置接入外部網路，如internet、區域網或企業內部網際網路，提供使用者對無線感測器網路的遠端訪問和監測。
1．系統總體設計
隨著通訊技術、嵌入式計算技術和感測器技術的飛速發展和日益成熟，具有感知、計算和通訊能力的微型感測器開始出現。由大量成本低廉的這類感測器節點通過無線方式組成了感測器網路。感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、分布式資訊處理技術和無線通訊技術等，是多學科高度交叉的新興前沿研究熱點領域之一，它具有遠端監控、實時監測、能在惡劣或特殊環境工作。
1.1系統硬體平台設計
系統硬體平台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，串列埠、乙太網介面等。嵌入式閘道器裝置由核心板和底板組成，核心板上整合atmelat91rm9200處理器，64msdram以及16m的 flashoat91arm9200微處理器晶元是工業級200mipsarm920t核心，具有16k位元組的指令和16k位元組的資料快取記憶體的處理器。
閘道器裝置底板上提供以下外設介面：兩個rs-232串列埠和乙個lom/100m自適應乙太網介面。外圍硬體介面的選擇將決定整個系統通過何種方式接入網路。目前最常見的既廉價效能又高的接入方法是採用最成熟的以太網路介面，能夠滿足區域網接入和絕大多數寬頻網路接入的要求。因此木文設計的感測器網路閘道器裝置通過乙太網介面接入internet，實現遠端使用者對無線感測器網路資料的管理。
1.2軟體平台設計
軟體平台設計主要涉及到兩大方而：一是與硬體相關的軟體部分：二是應用軟體部分。與硬體相關的軟體包括基於arm的linux核心移植、引導程式移植等。應用軟體主要包括兩大部分：一為webserve：和tcp/ip協議棧；二為感測器網路資料採集、融合及儲存等部分，該部分包括遠端管理模組、查詢指令分析處理模組、資料儲存模組、資料分析與融合模組及資料採集模組。
2、硬體電路設計
本系統硬體平台設計成兩大部分，一是核心板部分，整合了atmelat91rm9200處理器，64msdram以及16m的flash儲存器：二是底板部分，由兩個四線rs-232串列埠和乙個10m/100m自適應乙太網介面等組成。
2.1sdram儲存器
sdram（synchronousdynamicram）同步動態儲存器，使用sdram小但能提高系統表現，還能簡化設計、提供高速的資料傳輸。在功能上，已類似常規的dram，但是也需要時鐘進行重新整理。在系統執行時，所有的程式和資料都是在ram（主要是在sdram）中與cpu和外圍設各互動，所以sdram的速度對於整個系統的執行速度有著至關重要的影響。
本文採用了兩片hynix公司的hy57v281620btsdram晶元，16mx16位資料寬度，共64msdram。at91rm9200內建有sdram控制器（sdramc），具有sdram控制介面，為簡化電路設計提供了很大的方便
圖1sdram儲存器電路2。2rs232序列通訊口目前rs-232是pc機與通訊土業中應用最廣泛的一種序列介面。rs-232被定義為一種在低速率序列通訊中增加通訊距離的單端標準。rs-232採取小平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。at91rm9200輸出的序列訊號是ttl電平，必須經過電平轉換輸出符合eia/tia-232電平
2.3 100m乙太網
at91rm9200整合有乙太網控制器emac（ethernetmac）使這款晶元具有了更為廣泛的應用價值。從硬體的角度看，乙太網介面電路主要由mac控制器和物理層介面兩大部分構成。該設計中，使用lxt972作為乙太網的物理層介面。lxt972是一款低功耗、高效能晶元，支援lom和 100m的乙太網傳輸，它起編碼、解碼輸入和輸出資料的作用。由於lxt972和at91rm9200具有的emac都支援mii介面功能，根據訊號的定義相連線即可。訊號的傳送和接收端通過網路隔離變壓器和rj45介面接入傳輸**。
3、嵌入式webserver軟體分析與實現
作為感測器網路管理系統，本文設計的初衷就是希望監測端可以在任何有internet的地方，客戶通過internet訪問系統，系統檢查客戶的許可權，許可權通過即能取得對系統的監測權。
如果使用客戶端/伺服器模式把系統設計成乙個伺服器，客戶端就可以通過某種建立在tcp/ip協議（如ftp，telnet，http等協議）之上的應用層協議來訪問伺服器。cgi（commongatewayinte***ce）即公用閘道器介面，它是程式和應用軟體用來與網路伺服器軟體連線的通用標準，cgi提供網路瀏覽器和資料資訊之間的傳送業務。cgi是一段程式，它執行在web伺服器上，提供同客戶端html頁面的介面。cgi指令碼程式啟動後，伺服器將客戶端的資訊傳給此程式，該程式對客戶的資訊處理後，將執行結果交給伺服器，由伺服器負責再向客戶端傳遞。cgi主要運用於處理搜尋引擎和一般表單。
本系統選用sqlite作為系統的資料庫，並將sqlite移植到arm板上，然後建立自己的資料庫sensor。 db，然後按需要建立表，用山於測試需要，本文設計了兩個來儲存經過分析綜合處理後的感測器資料資訊。資料表和乙個使用者表，分別為light（光感強度表）、temperature（溫度表）和user（使用者表用來鑑定遠端登入使用者的合法性）。
由於cgi程式是用c語言編寫的，經過編譯生成可執行的二進位制**，所以它具有占用空間小，執行速度快，安全可靠等優點。該sql。cgi程式啟動後首先查詢使用者表完成使用者名稱和密碼的鑑定，如果是合法使用者則根據使用者的查詢條件查詢資料庫中的溫度或光感強度資料表將查詢結果顯示在主頁上，若為非法使用者則給出登陸錯誤提示資訊返回到主頁。
4、結論
本文創新點：本文針對基於web的感測器網路嵌入式閘道器系統開發的需求，通過對感測器網路的結構、嵌入式web體系結構、嵌入式資料庫模型、嵌入式作業系統模型、嵌入式閘道器設計模型等進行初步的研究與探索，並利用現有的開發平台和開發工具，對基十linux的嵌入式系統開發模式、嵌入式internet 技術進行實踐。完成了基於web的感測器網路嵌入式閘道器系統的硬體設計和軟體平台設計。該閘道器可有效進行感測器網路資料管理與儲存，實現使用者對感測器網路資料的遠端查詢和監視功能。
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