多协议多接口无线传感网网关制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多协议多接口无线传感网网关，涉及无线传感器网络技术领域。该网关主要由嵌入式处理器、SDRAM、Flash存储器、WiFi无线射频收发模块、ZigBee无线射频收发模块、GPRS模块、Bluetooth模块、GPS数据采集模块和以太网接口控制模块组成，操作系统用网络化的操作系统Linux，兼容TCP/IP协议IPv6。优点是：通过设计协议转换程序处理完成多种协议之间的转换，可以用来组建多种架构的网络，以及多种架构网络之间的互联和数据的转发，为无线传感网提供了多种网络接入方案，抗干扰能力强、功耗低、体积小巧，为将来多种架构网络之间的互联和综合网络的建设提供了一种便捷的设备。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线传感器网络
，具体是一种多协议多接口无线传感网网关。
技术介绍
无线传感器网络被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一，目前已在各个国家引起了广泛的关注。传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了现代无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络将各种传感器纳入网络，构成了Internet的神经末梢，将网络终端由原来的PC机延伸到各种微小的传感器，被视为下一代互联网络。无线传感器网络扩展了人们的信息获取能力，将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在下一代网络中将为人们提供最直接、最有效、最真实的信息。无线传感器网络潜在的应用非常多，现今已被视为环境监测、建筑监测、公用事业、工业控制、家庭、船舶和运输系统自动化中的下一个发展方向。ZigBee是基于IEEE 802. 15. 4标准的低功耗个域网协议，根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，是无线传感器网络首选的组网技术之一，大量传感器节点之间通过ZigBee协议进行自组网。其主要优点为协议实现简单低复杂度、投资成本低、网络接入容量大、短时延、安全性高、特别适合低功耗场合。WiFi是建立在IEEE802. lla、802. lib,802. Ilg协议之上的一种短距离无线通信技术，其特点是无线电波的覆盖范围广、传输速率快。Mesh网络即无线网格网络，它是一个无线多跳网络。在向下一代网络演进的过程中，无线是一个不可或缺的技术，无线mesh可以实现与其他网络协同通信。Bluetooth是一种支持设备短距离通信的无线电技术，能在包括移动电话、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。GPRS,通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，其传输速率可提升到115Kbps。GPS，全球定位系统，利用卫星可以在全球范围内实时进行定位、导航的系统，现今GPS技术已经融入到社会发展的各个应用领域。传统的无线传感器网络网关设备结构功能单一，连接的网络受到一定的限制，不能够用于多种架构网络之间的互联和综合网络的建设，并且存在功耗高、抗干扰能力低、成本昂贵等问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本技术提供一种多协议多接口无线传感网网关，支持WiFi、GPRS、Bluetooth、ZigBee和TCP/IP等多种协议，并可以通过协议转换程序处理完成多种协议之间的转换，组建多种架构的网络，实现多种架构网络之间的互联和数据的转发。本技术是以如下技术方案实现的多协议多接口无线传感网网关，包括嵌入式处理器，分别与嵌入式处理器连接的SDRAM、Flash存储器、WiFi无线射频收发模块、、ZigBee无线射频收发模块、GPRS模块、Bluetooth模块、GPS数据采集模块和以太网接口控制模块；操作系统采用网络化的操作系统Linux，由嵌入式处理器统一对各控制模块的片选及读写控制，完成数据在地址数据总线上的有效传输，实现该网关功能。其进一步是所有的外围模块通过总线的方式与嵌入式处理器相连，利用协议转换程序处理实现多种协议之间的转换和数据的转发。在嵌入式处理器上同时配置WiFi 2.4GHz、WiFi 5GHz、GPRS、Bluetooth 和ZigBee5个不同的无线接口，以及一个以太网有线接口，支持WiFi、GPRS、Bluetooth、ZigBee和TCP/IP等多种协议，并可以通过协议转换程序处理完成 ZigBee协议与TCP/IP协议、ZigBee协议与WiFi协议、ZigBee协议与GPRS协议、ZigBee协议与Bluetooth协议等多种协议之间的转换，用于组建多种架构的网络，以及实现多种架构网络的互联和数据的转发；网关通过以太网有线接口与路由器相连，通过无线接口连接到各种架构的无线网络中。网关设备采用物理层、互联层、控制层和应用层四个层次模型；网关获取的通过对TCP/IP网络协议进行改进，满足数据通信的要求，支持信道预分配和实时优先级技术；优先级高的数据通过同步序列数据传输方式传送，优先级低的数据通过非同步序列数据传输方式发送，且在MAC层支持紧急情况下实时数据处理。本技术型的有益效果是在网关设备上同时配置WiFi 2. 4GHz、WiFi 5GHz、GPRS、Bluetooth和ZigBee5个不同的无线接口，以及一个以太网有线接口，支持WiFi、GPRS、Bluetooth、ZigBee和TCP/IP等多种协议，并可以通过协议转换程序处理完成多种协议之间的转换，可以用来组建多种架构的网络，以及多种架构网络之间的互联和数据的转发，为无线传感网提供了多种网络接入方案，该网关设备还具有抗干扰能力强、功耗低、体积小巧等优点，为将来多种架构网络之间的互联和综合网络的建设提供了一种便捷的设备，具有广阔的市场前景。以下结合附图对本技术作进一步说明。图I为本技术的硬件框图；图2为本技术的硬件连接关系图；图3为本技术的协议层次原理图。具体实施方式如图I所示，多协议多接口无线传感网网关由嵌入式处理器、SDRAM、Flash存储器、WiFi无线射频收发模块、ZigBee无线射频收发模块、GPRS模块、Bluetooth模块、GPS数据采集模块和以太网接口控制模块组成。嵌入式处理器统一对各控制模块的片选及读写控制，完成数据在地址数据总线上的有效传输，实现该网关功能。系统将所有的外围模块通过总线的方式与处理器相连，并利用协议转换程序处理实现多种协议之间的转换和数据的转发。如图2所示，Ul表示本网关设备的嵌入式处理器，是网关的核心部分。嵌入式处理器采用基于ARMll内核的S3C6410微处理器，而不是传统的ARM7、ARM9处理器，这样可改变网关接入单一的缺点。ARMll处理器具有比传统ARM7、ARM9处理器的优越性，其在提供高性能的同时，还保证了低功耗及面积的有限性。ARMll处理器的流水线与以前的ARM内核不同，其由8级流水线组成，比以前的ARM内核提高了至少40%的吞吐量，8级流水线可使8条指令同时被执行。ARMll处理器通过forwarding来避免流水线中的数据冲突,且通过实现跳转预测技术来保持最佳流水线效率。ARMll处理器通过这些特殊技术的使用来使其处理优化到更高的流水线吞吐量的同时，还能保持和8级流水线(ARM9处理器)一样的有效性，ARMll内核的很多特性使它能 充分适应高端嵌入式实时应用系统。S3C6410嵌入式微处理器作为电路的核心部分，实现对数据的采集与处理，并控制其他外围模块根据需要协同工作。S3C6410集成了硬件功能外设，包括1个集成的MFC，4个DMA控制器，4个UART接口，I个SPI接口，I个I2C接口(多主支持)，2个USB主机端口和I个USB高速OTG接口，4个PWM定时器和I个内部看门狗定时器，I个具有日历功能的RTC，188个可灵活配置的通用I/O 口，具有PLL片上时钟发生器。总之，无论是其优异的性能、较低的功耗，还是其丰富的外部接口都能够达到嵌入式网关开发的要求。U2表示本网关设备的外围模块，本技术需要接有SDRAM、Flash存储器、WiFi无线射频收发模块、ZigBee无线射频收发模块、GPRS模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多协议多接口无线传感网网关，其特征在于包括嵌入式处理器，分别与嵌入式处理器连接的SDRAM、Flash存储器、WiFi无线射频收发模块、ZigBee无线射频收发模块、GPRS模块、Bluetooth模块、GPS数据采集模块和以太网接口控制模块；嵌入式处理器统一对各控制模块的片选及读写控制，完成数据在地址数据总线上的有效传输，实现该网关功倉泛。2.根据权利要求I所述的多协议多接口无线传感网网关，其特征在于在嵌入式处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙彦景，张瑞，赵甫胤，王梦龙，魏雨辰，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：实用新型
国别省市：