集成WSN、載波通信和多種現(xiàn)場總線的網(wǎng)關(guān)設(shè)計
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3．1 BootLoader與Linux
BootLoader是系統(tǒng)加電后運行的一小段程序，用來初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射，為調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境，同時也將啟動內(nèi)核所需要的一些信息通過相關(guān)機制傳遞給內(nèi)核，并引導(dǎo)和加載內(nèi)核。它的主要功能是完成硬件設(shè)備的初始化、操作系統(tǒng)代碼的搬運，并提供一個控制臺及一個命令集在操作系統(tǒng)運行前操控硬件設(shè)備。
Linux 2．6在內(nèi)核主體中加入了提高中斷性能和調(diào)度響應(yīng)時間的改進，其中有三個最顯著的改進：采用可搶占內(nèi)核、更加有效的調(diào)度算法以及同步性的提高。
3．2 通信網(wǎng)關(guān)
網(wǎng)關(guān)的核心功能是完成協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，即將ZigBee和載波協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成TCP／IP格式的數(shù)據(jù)，并在ZigBee網(wǎng)絡(luò)、Modbus、以太網(wǎng)、電力載波通信和GPRS遠程通信網(wǎng)之間無障礙的交互數(shù)據(jù)。
網(wǎng)關(guān)軟件包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示(測試用)和遠程數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)采集功能負責(zé)獲取從串口傳過來的數(shù)據(jù)。具體過程是主線程中初始化并打開串口，建立串口接收信號，在信號處理函數(shù)中。處理接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)接到數(shù)據(jù)包時產(chǎn)生信號，在信號處理函數(shù)里調(diào)用協(xié)議轉(zhuǎn)換程序按照ZigBee，Modbus和載波協(xié)議的定義解析數(shù)據(jù)，解析出原始數(shù)據(jù)中的節(jié)點號、傳感器模擬量、開關(guān)量值等信息。整個網(wǎng)關(guān)對多種協(xié)議的處理采用事件通知和分發(fā)機制，如圖5所示。利用多線程技術(shù)，將數(shù)據(jù)處理部分、數(shù)據(jù)存儲部分分別放在單獨的線程中處理，以提高程序的運行速度。通過在Linux上移植了嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以有效的實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的存儲。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/155140.htm
網(wǎng)關(guān)通過GPRS與遠程主站通信，主站以自身設(shè)置的通信協(xié)議發(fā)送指令，指令下達到網(wǎng)關(guān)后，網(wǎng)關(guān)解析主站的指令并獲取操作對象，依據(jù)操作對象選取載波協(xié)議或者ZigBee，對指令進行再封裝，并下發(fā)指令至操作對象，等待對象返回信息，在獲得對象的信息后，根據(jù)選取的協(xié)議解析對象數(shù)據(jù)，使用主站協(xié)議重新對該數(shù)據(jù)進行封裝，而后將數(shù)據(jù)上傳至主站。
網(wǎng)關(guān)是建立在傳輸層以上的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，通常它連接兩個或多個相互獨立的網(wǎng)絡(luò)，每接收一種協(xié)議的數(shù)據(jù)包后，在轉(zhuǎn)發(fā)之前將它轉(zhuǎn)換為另一種協(xié)議的格式。該網(wǎng)關(guān)不僅實現(xiàn)了4種協(xié)議的轉(zhuǎn)換和4種工控網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，而且通過TCP／IP協(xié)議連入工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)了與工業(yè)以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)互傳。通過在Linux上移植了嵌入式Web服務(wù)器功能，使操作人員能夠通過網(wǎng)頁遠程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點運行狀態(tài)。
4 結(jié)語
該系統(tǒng)將WSN、電力線載波、以太網(wǎng)和公共通信網(wǎng)絡(luò)有機地結(jié)合在一起，將信息匯集之后通過以太網(wǎng)接口或者GPRS達到遠程傳輸?shù)哪康?。通過在一個軟硬件平臺上提供了工業(yè)控制中常見的多種總線和網(wǎng)絡(luò)的接口，能夠支持多種應(yīng)用模式。該設(shè)計適合于現(xiàn)實應(yīng)用中的多種需求，可以根據(jù)具體應(yīng)用進行快速的裁剪和配置，具有實際的應(yīng)用價值。
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