基于STM32F的智能家居服務網(wǎng)關設計

(2)終端節(jié)點與路由節(jié)點

傳感器節(jié)點是組成傳感網(wǎng)的最基本單元，主要有射頻通信模塊和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊組成。終端

節(jié)點與路由節(jié)點的硬件一樣，不同之處主要表現(xiàn)在軟件上。

終端節(jié)點硬件圖如圖3 所示。根據(jù)CC2430 的特點，它是一款集Zigbee 協(xié)議棧、RF 射頻模塊以

及增強型51 核于一身的SOPC，可以滿足對數(shù)字或模擬傳感器模塊收集的數(shù)據(jù)處理及在WSN 中的通傳輸任務。

圖3 終端節(jié)點硬件框

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件分為運行于ARM 上的服務網(wǎng)關軟件和運行于CC2430 模塊上的WSN 網(wǎng)關軟件?？紤]到服務網(wǎng)關軟件的總體設計的復雜程度以及層次性模塊化的設計理念，系統(tǒng)采用嵌入式操作系統(tǒng)uCOS-II 作為系統(tǒng)資源的管理，對系統(tǒng)功能任務化。服務網(wǎng)關軟件總體設計框圖如圖4 所示。

圖4 服務網(wǎng)關總體設計框

3.1 服務網(wǎng)關軟件層次結構

服務網(wǎng)關軟件層次結構分為：底層驅動層，系統(tǒng)層，應用層。

(1)底層驅動層

底層驅動層包括FWLib 和BSP。FWLib 是ST公司為了對其ARM 的支持而推出的驅動支持軟件，

提供系統(tǒng)初始化函數(shù)，對中斷和操作系統(tǒng)的支持，存儲器分配以及所有片內外設的驅動，從而方便軟件的開發(fā)。此外，用戶還應開發(fā)針對應用的板級支持包(BSP)，在本系統(tǒng)中BSP 的內容主要是應用開發(fā)板相關的硬件驅動。

(2)系統(tǒng)層

系統(tǒng)層包括了操作系統(tǒng)和中間件軟件LwIP，操作系統(tǒng)是對軟硬件資源的管理，其他各部分軟件都

要以操作系統(tǒng)為中心。操作系統(tǒng)移植的過程中，主要任務是改寫針對處理器和編譯器相關的部分，向上為應用任務提供支持，向下連接驅動程序來實現(xiàn)對硬件的操作[4]。LwIP 是一個針對嵌入式系統(tǒng)的TCP/IP 協(xié)議棧，本程序包含其基本功能：TCP、IP、UDP、ICMP。LwIP 的操作系統(tǒng)模擬層提供了向操作系統(tǒng)移植的方便，因其包括了任務間通信的機制：信號量、消息郵箱。

(3)應用層

本設計根據(jù)模塊化和功能獨立性原則，將所有的應用程序分成7 個應用任務，分別是引領全局的

根任務，與輸入輸出有關的按鍵任務和LCD 顯示任務，與嵌入式WEB 相關的TCP 發(fā)送任務和TCP 超時重傳任務，與WSN 協(xié)調器相關的串口數(shù)據(jù)發(fā)送任務和Zigbee 控制命令任務。