一种嵌入式无线传感网络网关制造技术

本发明专利技术公开了一种嵌入式无线传感网络网关，包括S5PV210处理器、远程监控计算机、WSN协调器节点、LCD显示器、NAND FLASH、EEPROM存储芯片、通信接口单元、电源模块、复位电路。所述网关设备通过以太网接入Internet；WSN的协调器与网关通过UART连接，网关与远程监控计算机之间使用网络连接，利用TCP/IP协议，实现数据的远程传输和信息资源的共享；所述网关设备通过USB通信和以太网通信实现了网关系统软件的远程或本地系统软件的在线更新和维护。该网关工作稳定，简洁实用，维护方便，具有广泛的应用价值。

Embedded wireless sensor network gateway

The invention discloses an embedded wireless sensor network gateway, including S5PV210 processor, remote monitoring computer, WSN coordinator node, LCD display, NAND FLASH, EEPROM memory chip, communication interface unit, a power module, reset circuit. The gateway device via the Ethernet Internet; coordinator WSN and gateway through UART connection between the gateway and remote monitoring computer is connected with the use of the network, using TCP/IP protocol, realize the sharing of information resources and remote transmission of data; the gateway device via USB communication and Ethernet communication realizes the online remote or local system software update and maintenance of the gateway system software. The gateway is stable, simple and practical, easy to maintain and has wide application value.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，涉及一种嵌入式无线传感网络网关，具体地说，涉及一种基于ARM CortexA-8嵌入式平台的无线传感网络网关。
技术介绍
无线传感网络(WSN)是一种由大量微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并将这些信息发送给用户。但无线传感器网络要真正投入使用，不能完全孤立存在，需要通过网关设备接入外部网络，实现数据的远程传输，达到信息资源互通和共享。网关作为无线传感器网络和外部网络沟通的桥梁,在WSN中的地位非常特殊和关键。目前，网关的设计主要有两类。一是在WSN的协调上添加传输模块，如GPRS模块和以太网接口模块等。由于WSN成本低、能耗低的特点使得协调器节点的处理器处理速度慢，导致这种网关出现数据拥塞和CPU资源抢占问题。二是基于微处理器的嵌入式网关，这种网关处理器处理速度快，能够完成WSN中高速的数据采集和大量数据的分析和存储功能。但是这种网关的设计集中在不同类型网络互联的实现方式上，而对网关的系统部署和远程在线升级的实现涉及较少，造成了网关维护成本高且维护不便的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种嵌入式无线传感网络网关，不但能实现WSN网络和Internet的互联，同时还解决了现有网关维护不便的问题。其技术方案如下：一种嵌入式无线传感网络网关，包括S5PV210处理器、远程监控计算机、WSN协调器节点、LCD显示器、NAND FLASH、EEPROM存储芯片、通信接口单元、电源模块、复位电路；所述远程监控计算机作为客户端，负责显示数据和发送控制命令；所述NAND FLASH作为网关的硬盘，部署Linux操作系统、根文件系统和开发者开发的软件；所述EEPROM存储芯片存储网关的软件和硬件版本信息；所述通信接口单元由处理器内置接口来实现；所述S5PV210处理器为网关的主控芯片；所述网关设备通过以太网接入Internet；WSN的协调器与网关通过串口UART连接，网关与远程监控计算机之间通过以太网络连接，利用TCP/IP协议，实现数据的远程传输和信息资源的共享；同时所述网关设备通过USB通信和以太网通信实现了网关系统软件的远程或本地系统软件的在线更新和维护。进一步，所述S5PV210处理器集成了ARM CortexA-8内核。进一步，网关的应用程序由通信模块、数据分析处理模块和系统软件维护模块三部分组成；通信模块包括串口通信程序和以太网通信程序，串口通信程序分析WSN协调器发来的数据包并采集数据，以太网通信程序接收远程客户端的连接请求，实时将采集的数据传输到远程客户端，同时也可远程客户端的控制命令解析为标准格式数据发送给WSN，进行远程控制；数据分析处理模块对采集的信息进行分类、分析综合以及存储；系统软件维护模块实现网关系统软件远程更新，以完善系统软件的功能和性能，降低维护成本，提高工作效率。本专利技术的网关设备具有远程和本地系统软件的更新和维护功能。本专利技术的有益效果：本专利技术技术方案以S5PV210为核心芯片设计并实现了一种嵌入式无线传感网络网关。该网关实现了无线传感网络的管理、协议转换、数据分析与收发等功能，并有效解决了无线传感网络与Internet数据共享问题。同时本专利技术提供了网关系统软件的远程在线更新的方法，解决了现有网关维护不便的问题。附图说明图1为本专利技术嵌入式无线传感网络网关的结构示意图；图2为本专利技术嵌入式无线传感网络网关的软件结构示意图；图3为本专利技术嵌入式无线传感网络网关的客户端程序流程图；图4为本专利技术嵌入式无线传感网络网关的服务器端程序流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明。图1是本专利技术型网关的总体设计框图。系统采用集成了ARM CortexA-8内核的S5PV210处理器作为主控芯片，包括远程监控计算机、WSN协调器节点、LCD显示器、NAND FLASH、EEPROM存储芯片、通信接口单元、复位电路、电源模块；所述远程监控计算机作为客户端，负责显示数据和发送控制命令；所述NAND FLASH作为网关的硬盘，部署Linux操作系统、根文件系统和开发者开发的软件；所述EEPROM存储芯片存储网关的软件和硬件版本信息；所述通信接口单元由处理器内置接口来实现；所述复位电路组成网关设备的最小系统，为主控芯片提供时钟；所述电源模块为网关设备提供电源，供电电源为5V。所述S5PV210是一款高端处理器，丰富的外设接口以及强大的运算能力能完成功能丰富的应用，具有很高的性价比，能够满足无线传感器网络网关的要求，其内置通信接口单元包括：USB接口，10/100M以太网接口，串口(UART)，I2C总线接口；所述嵌入式网关中，WSN协调器与网关通过UART连接，网关与远程监控计算机之间使用以太网连接，利用TCP/IP协议实现数据的远程传输和信息资源的共享。所述主控芯片S5PV210负责LCD显示器、NAND FLASH、EEPROM存储芯片、通信接口单元电路的正常工作，通过软件编程完成数据的聚集、分析、分类、存储及转发等任务，并将处理的数据传送至LCD显示器；所述WSN协调器响应处理器的命令，负责采集数据以及终端节点的管理；所述NAND FLASH与主控芯片的FLASH控制器接口连接，负责存储Linux操作系统、根文件系统和开发者开发的软件；所述EEPROM存储芯片与主控芯片的I2C接口连接，存储网关的软件和硬件版本信息，方便以后网关的维护。所述通信接口单元完成处理器与设备之间的通信，包括USB通信、串口通信、以太网通信。USB通信实现网关系统软件的本地更新和维护；串口通信实现处理器和WSN协调器之间的数据交互；以太网通信实现处理器与远程监控计算机之间的数据交互。图2是本专利技术型网关的软件结构图。网关的软件开发平台采用Linux操作系统，内核版本为Linux-2.6.35。其主要功能是实现WSN网络与Internet之间的数据传输控制、协议转化、WSN网络节点的管理以及数据的聚集、存储、处理及转发等。本专利技术中使用的引导程序、Linux操作系统内核和根文件系统都已经移植好并测试成功。所述网关的应用程序由通信模块、数据分析处理模块和系统软件维护模块三部分组成。通信模块包括串口通信程序和以太网通信程序，串口通信程序分析WSN协调器发来的数据包并采集数据，以太网通信程序接收远程客户端的连接请求，实时将采集的数据传输到远程客户端，同时也可远程客户端的控制命令解析为标准格式数据发送给WSN，进行远程控制；数据分析处理模块对采集的信息进行分类、分析综合以及存储；系统软件维护模块实现网关系统软件远程更新，以完善系统软件的功能和性能，降低维护成本，提高工作效率；应用程序设计采用多线程编程方式，实现网关中多任务的并发运行，同时提高系统的实时性和可靠性。图3是本专利技术型网关系统维护软件客户端程序流程图。需要对网关系统软件进行升级时，镜像文件传输线程就会打开要传输的文件并获取文件的属性，然后通过以太网向服务器端发送镜像文件的文件头数据。文件头数据包括：消息号、数据长度和文件名。为了确保文件在传输过程中的准确性和可靠性，在传输过程中使用发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式无线传感网络网关，其特征在于：包括S5PV210处理器、远程监控计算机、WSN协调器节点、LCD显示器、NAND FLASH、EEPROM存储芯片、通信接口单元、电源模块、复位电路；所述远程监控计算机作为客户端，负责显示数据和发送控制命令；所述NAND FLASH作为网关的硬盘，部署Linux操作系统、根文件系统和开发者开发的软件；所述EEPROM存储芯片存储网关的软件和硬件版本信息；所述通信接口单元由处理器内置接口来实现；所述S5PV210处理器为网关的主控芯片，所述网关设备通过以太网接入Internet；WSN的协调器与网关通过串口UART连接，网关与远程监控计算机之间通过以太网络连接。

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式无线传感网络网关，其特征在于：包括S5PV210处理器、远程监控计算机、WSN协调器节点、LCD显示器、NAND FLASH、EEPROM存储芯片、通信接口单元、电源模块、复位电路；所述远程监控计算机作为客户端，负责显示数据和发送控制命令；所述NAND FLASH作为网关的硬盘，部署Linux操作系统、根文件系统和开发者开发的软件；所述EEPROM存储芯片存储网关的软件和硬件版本信息；所述通信接口单元由处理器内置接口来实现；所述S5PV210处理器为网关的主控芯片，所述网关设备通过以太网接入Internet；WSN的协调器与网关通过串口UART连接，网关与远程监控计算机之间通过以太...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐金平，姜有光，杜亚江，房超，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62