【摘要】：經(jīng)過(guò)多年的推廣,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已較為成熟地運(yùn)用于智能家居、工業(yè)控制、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流等實(shí)際領(lǐng)域。早在2014年,中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)規(guī)模就已經(jīng)達(dá)到了6610億元;2015年則達(dá)到了7500億元,較上一年增長(zhǎng)13.46%,同年全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模為0.89萬(wàn)億美元;2016年中國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模約為9434億元,同比增長(zhǎng)了25.79%,同年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備新增連接數(shù)也從14年的13.77億升至19.97億。工信部預(yù)測(cè)我國(guó)2018年的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1.51萬(wàn)億元。全球的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模在2020年將達(dá)到1.9萬(wàn)億美元。目前,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善,相關(guān)技術(shù)也逐步成熟,圍繞于此的商機(jī)更是不斷涌現(xiàn),行業(yè)潛力迎來(lái)了快速的釋放,未來(lái)爆發(fā)指日可待。盡管我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)研制和應(yīng)用拓展等領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些進(jìn)展,但我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還存在一些瓶頸和制約因素,其中最突出的問(wèn)題是種類繁多的通信標(biāo)準(zhǔn)之間無(wú)法兼容,實(shí)際使用場(chǎng)景中也無(wú)法把諸多無(wú)線應(yīng)用優(yōu)勢(shì)結(jié)合到一起,進(jìn)行互補(bǔ)和融合。本文針對(duì)物聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一的問(wèn)題,通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)以及相關(guān)嵌入式技術(shù)的研究,提出了一種可兼容多種協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)方案。所設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)可以與目前多種物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)配合,協(xié)同工作,并且可將局部的物聯(lián)數(shù)據(jù)接入互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而為終端上位機(jī)的顯示以及數(shù)據(jù)中心的集中處理提供便利。通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)以及嵌入式相關(guān)技術(shù)的研究和分析,基于MTK無(wú)線路由平臺(tái),在Linux環(huán)境下通過(guò)嵌入式C的編程實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的基本通信功能,通過(guò)Html以及Javascript的編程實(shí)現(xiàn)了嵌入式Web配置的功能。具體工作內(nèi)容主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:其一,分析了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀,研究了各種通信方式的適用場(chǎng)景,從技術(shù)升級(jí)、社會(huì)發(fā)展、國(guó)家政策三個(gè)方面分析了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)研究?jī)r(jià)值所在。其二,從物聯(lián)網(wǎng)著手,分析了物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),并從物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層分別研究了各層所對(duì)應(yīng)的傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、云計(jì)算等技術(shù),相關(guān)的研究工作為網(wǎng)關(guān)通信的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)參考和理論支持。其三,研究了嵌入式軟硬件方案中一些常用技術(shù),所涉及的有硬件設(shè)計(jì)、Uboot啟動(dòng),此外還分析了操作系統(tǒng)以及基于操作系統(tǒng)編程中常用的多任務(wù)技術(shù)和同步互斥技術(shù),確立了硬件設(shè)計(jì)方案,明確了軟件編程的工作重點(diǎn)以及軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要注意的相關(guān)細(xì)節(jié)。其四,基于MTK芯片方案的平臺(tái)實(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)功能,實(shí)現(xiàn)功能上首先設(shè)置了系統(tǒng)工作參數(shù)結(jié)構(gòu)體,用來(lái)保存各功能的一些參數(shù),這些參數(shù)將決定所對(duì)應(yīng)功能的狀態(tài)以及工作方式;其次實(shí)現(xiàn)了參考時(shí)鐘線程,用來(lái)為所有的任務(wù)設(shè)置一個(gè)時(shí)鐘參考;接著是串口收發(fā),Socket通信的程序設(shè)計(jì)以及通信數(shù)據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)程序的編寫;最后是Web端的實(shí)現(xiàn),通過(guò)Html實(shí)現(xiàn)頁(yè)面,通過(guò)Javascript實(shí)現(xiàn)頁(yè)面的邏輯,通過(guò)CGI接口實(shí)現(xiàn)頁(yè)面與底層的交互。此外還涉及到了多線程編程以及同步互斥編程。功能實(shí)現(xiàn)后的網(wǎng)關(guān)具備網(wǎng)絡(luò)通信以及Wifi通信功能,在此基礎(chǔ)上配合其他模塊使用可同時(shí)兼容藍(lán)牙,Zigbee,SUB-G等物聯(lián)通信協(xié)議。本網(wǎng)關(guān)與單一物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相比對(duì)網(wǎng)絡(luò)的兼容性更好,各種協(xié)議的數(shù)據(jù)都可以接入網(wǎng)絡(luò),無(wú)論是局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信以及多節(jié)點(diǎn)管理還是通過(guò)云端服務(wù)器的遠(yuǎn)程通信和控制,網(wǎng)關(guān)都可以在功能上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。該網(wǎng)關(guān)方案的研究和實(shí)現(xiàn)工作為突破物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前的瓶頸,解決各物聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)不兼容的問(wèn)題提供了一定的參考和借鑒。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.44;TN915.05
【圖文】：

MTK7688芯片網(wǎng)關(guān)功能框圖

圖 3-2 Flash 引腳原理圖研究的具體硬件平臺(tái)如圖 3-3 所示（因?yàn)闆](méi)有 RS 轉(zhuǎn) 232 的數(shù)線引出使用），核心板中間的的大芯片是 MTK 的 7688 主芯片為 Flash 存儲(chǔ)芯片，具體型號(hào)為華邦的 W25Q32。

圖 3-3 開發(fā)平臺(tái)圖的應(yīng)用場(chǎng)景并不是都如同按鍵檢測(cè)這般簡(jiǎn)單，正如用戶在使用還可以處理你的文檔，在用手機(jī)玩游戲時(shí)，后臺(tái)還可以執(zhí)行下載中的嵌入式設(shè)備常常需要有多任務(wù)，實(shí)時(shí)響應(yīng)，協(xié)調(diào)多個(gè)外設(shè)這就需要操作系統(tǒng)的支持。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2768358