隨著網際網路的日益普及、資訊共享程度的要求不斷提高，各種家電裝置、儀器儀表以及工業生產中的資料採集與控制設別在逐步走向網路化，以便利用龐大的網路資源，實現分布式遠端監控、資訊交換與共享。物聯網的發展更是為網路技術的應用起到了巨大的推動作用。
利用乙太網實現遠端控制系統，通過網際網路共享以微控制器應用系統為核心的小型嵌入式資訊採集系統的資訊，是物聯網應用的關鍵內容。
微控制器網路化應用系統的基本設計原則是：可靠性高、效能**比高、操作簡便以及設計周期短。
在進行物聯網智慧型網關應用系統方案設計時，可以採用下述一般設計方法作為指導。
1. 確定系統功能與效能
由需求調查確定物聯網智慧型網關應用系統的設計目標，這一目標包括系統功能與效能。系統功能主要由資料採集、資料處理、輸出控制等。
2. 確定系統基本結構
物聯網智慧型網關應用系統結構一般是以微控制器為核心外部擴充套件相關電路的形式。確定了系統中的微控制器、儲存器分配以及輸入/輸出方式就可答題確定出物聯網智慧型網關應用系統的基本組成。
⑴微控制器
在系統詳細方案設計時，先要確定微控制器的型號。所選微控制器的型號不同，組成的系統結構也就不同。
⑵儲存器分配
不同的微控制器具有不同的儲存器組織。應根據應用系統的需要合理進行儲存器的分配。
⑶i/o方式
採用不同的輸入/輸出方式，對於微控制器應用系統的軟、硬體結構有直接的影響。在微控制器應用系統中，常用的i/o方式主要有：無條件傳送方式（同步傳送方式）、查詢方式、中斷方式。
⑷網路控制器
效能穩定，結構簡單，程式設計易實現的網路控制器對於優化物聯網智慧型網關應用系統起著關鍵性的作用。
物聯網智慧型網關應用系統的工作模式可以分為兩類，伺服器端和客戶端。無論工作於何種模式，都需要對乙太網控制器進行網路引數配置，以實現最基本的物理連線（即能夠ping通）。
3. 硬體設計
物聯網智慧型網關應用系統硬體設計是圍繞著微控制器及網路控制器做外部功能擴充套件而展開的，其基本結構如圖所示。
⑵ 資料儲存器
資料儲存器用於暫時儲存程式執行中的中間結果，一般由ram 構成。大多數微控制器都提供了小容量的片內資料儲存器，只有當片內資料儲存器不夠用時才擴充套件外部資料儲存器。無論是程式儲存器還是資料儲存器，儲存器的設計原則是：在儲存容量能夠滿足要求的前提下，盡可能減少儲存晶元的數量。
⑶ i/o介面
由於外設多種多樣，使得微控制器與外設之間的介面電路也各種不相同。因此，i/o介面常常是微控制器應用系統中設計最複雜也是最困難的部分之一。
⑷ 解碼電路
當需要外部擴充套件電路時，常常需要設計解碼電路。解碼電路要盡可能簡單，要求儲存器空間分配合理，解碼方式選擇得當。
⑸ 匯流排驅動器
如果微控制器外部擴充套件的器件較多，負載過重，就要考慮設計匯流排驅動器。
⑹ 抗干擾電路
針對可能出現的各種干擾，應考慮抗干擾電路的設計。在微控制器應用系統中，乙個不可缺少的抗干擾電路就是抗電源干擾電路。最簡單的實現方法是在系統弱電部分（以微控制器為核心）的電源入口處對地跨接1個100uf 左右的電容和1個0.1uf左右的電容，在系統內部各晶元的電源端對地跨接1個0.01~0.1uf的小電容。
4. 軟體設計
軟體是物聯網智慧型網關應用系統中的乙個重要組成部分，一般計算機應用系統的軟體包括系統軟體和使用者軟體，而物聯網智慧型網關應用系統中的軟體一般只有使用者軟體，即應用系統軟體。軟體設計的關鍵是確定軟體應完成的任務及選擇相應的軟體結構。
⑴任務確定
根據系統軟、硬體的功能分工，確定出軟體應完成什麼功能。作為實現控制功能的軟體應明確控制物件、控制訊號及控制時序；作為實現處理功能的軟體應明確輸入是什麼、要做什麼樣的處理（即處理演算法）、產生何種輸出。
⑵ 軟體結構
軟體結構與程式設計技術密切相關。程式設計技術提供了程式設計的基本方法，最常用的程式設計方法是模組化程式設計。模組化程式設計具有結構清晰、功能明確、設計簡便、程式模組可共享、便於功能擴充套件及便於程式維護等特點。為了編制模組程式，先要將軟體功能劃分為若干子功能模組，然後確定出各模組的輸入、輸出及相互間的聯絡。
節選自《物聯網智慧型網關設計與應用》
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