物聯網的嵌入式智能網關設計

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摘要：在經濟全球一體化的背景之下，物聯網技術的應用得到了高度重視，擁有廣闊的發展前景。本文首先介紹了物聯網網關，對物聯網系統的功能和設計進行了分析，然后介紹了物聯網網關的硬件設計和軟件設計，其平臺主要是嵌入式系統。

關鍵詞：物聯網；嵌入式智能網；研究

目前，全球都十分關注物聯網技術以及其所帶來的價值，掌握物聯網技術無疑占據了主動的地位，因此不能忽視其廣泛的市場前景。

1物聯網網關概述

目前，物聯網的結構有三種分類：感知層、網絡層以及應用層。1.1感知層同人體的感知一樣，物聯網也有感知層。該結構主要是借助傳感器去感知，同人們一樣去識別相關信息，這賦予了物聯網以智能感知的功能。1.2網絡層網絡層的功能就像是人體神經系統對信息進行處理一樣，與感知層相比，其功能更加強大，也更加復雜。1.3應用層應用層是第三層結構，也是物聯網結構的頂層，能夠實現物聯網技術和其他技術的結合，實現物聯網的多領域、多行業應用。并且，這三種結構缺一不可。感知層能夠起到感知信息的作用，其主要是借助傳感器來實現的，如果沒有太多的傳感器，還可以借助網絡與設備的連接實現傳感器的功能，但這樣會造成資源浪費。為了節省資源，順利實現數據傳送，最好能夠將所有的設備與網絡層相連，實現數據的統一傳送。為了避免傳感器設備不足造成的資源浪費問題，最好能夠在感知層和網絡層之間設置一個匯聚層，通過該匯聚層銜接這兩個結構，就不會出現資源浪費的問題，并且能夠實現數據的傳送。

1.1物聯網系統的分析物聯網網關需要高度重視，其功能先進，全面，不僅可以感知，還能夠實現遠程監控，并且可以接入不同的網絡。物聯網網關的感知功能主要是以網絡形式來體現的，并且配合多功能傳感器獲取不同的信息進行感知。這些傳感器的接入形式不同，從目前來看，主要可分為有線和無線兩種接入模式。有線接入的速度較慢，不具備無線接入的某些功能，因此，無線網絡的應用越來越頻繁。目前，常見的移動設備都具備無線網絡的接入功能，并能夠實現快速傳送，這樣就可以大大提高無線網絡的使用范圍。隨著無線網絡的不斷發展，其必定會成為主要的接入方式。不同結構進行網絡互通所采用的傳感器不同，對信息的感知也會不同，為了實現不同結構的網絡互通，需要設置一個協議網絡。因為，協議網絡可以實現不同結構的網絡互通，如果沒有協議網絡的支持，數據的交流就會變得十分困難。目前常見的協議網絡主為Modbus，在許多領域都有其身影。在物聯網系統中，檢測控制管理是一個重要的功能，其主要目的是對數據進行監控，實現科學的管理。首先，在網關中有許多不同的功能，對這些功能進行合理控制，就能夠實現物聯網技術的突破，為人們的生產和生活帶來方便。其次，對網絡連接進行集中管理，也是檢測控制管理的常見功能。檢測控制管理主要是對系統和外界的網絡進行內外監控與管理，其功能更加全面。

1.2物聯網系統的整體設計策略物聯網網關之所以很重要，主要是由于人們對于物聯網系統的要求越來越高，因此，物聯網網關的形式設計就受到了人們的高度重視。目前，物聯網的運行平臺主要有PC機和嵌入式。由于嵌入式系統內核小、專用性強，在許多領域占據主導地位。因此，嵌入式系統的優勢更大，其應用范圍也越來越廣泛。物聯網網關的設計有許多方式，借助嵌入式系統進行設計是可行的，并且大大推動了物聯網網關的發展。

2物聯網網關硬件的設計

進行物聯網網關硬件設計的時候，必須要考慮到網關所運行的環境，以及網關自身對硬件的要求?？傮w來看，網關硬件設計需要遵循成本低、降低能源消耗、實現高效率處理的原則，因此，常見的硬件設計就是采用AT9LSAM9260。該平臺具有極好的兼容性，存儲空間大，能夠高效處理信息，在苛刻的環境下也不影響網關的正常運行。對于接入方式的選擇，主要以無線接入為主。物聯網的硬件是物聯網網關中非常重要的一部分，以其內部的主控制器電路為例，其關系到系統的數據轉換和網關功能的實現，因此要注意其嚴謹性。目前，網絡接口電路主要有MII和RMII兩種模式，這兩種模式可以通過對應硬件引腳配置來達到所需目的。對于物聯網中串行接口電路設計，一般會選擇RS232和RS485。在進行串口設計的時候，應用這兩種方式，一方面可以起到節能降耗的效果，另一方面能夠優化物聯網系統，實現不同結構網絡的互通。進行串口設計之后，還要增加一些模塊，這樣才能真正實現物聯網網關硬件的功能。

3物聯網網關軟件的設計

在進行物聯網網關軟件的設計的時候，需要對通信接口的數據進行采集和處理，因此要對整個框架進行分層。分層之后，對不同的層要進行處理，底層要搜集數據，中間層要處理數據，實現數據的傳送，并設置相應的監控模塊進行監控。為了確保物聯網系統的靈活性，一方面要保證不同模塊之間的有機聯系，另一方面要實現系統整體功能和諧統一。在本次研究中，物聯網網關的設計與實現的平臺主要是嵌入式系統，而不是傳統的PC平臺。但是，由于要優化物聯網網關軟件設計，還需要借助PC平臺進行代碼的開發與調試。

4結束語

綜上所述，物聯網網關的開發與設計主要采取嵌入式系統，能夠滿足人們生產和生活的需要。隨著社會的進步和科學水平的不斷提升，相信在不久的將來，物聯網系統會更加完善。

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作者：于廣艷 單位：哈爾濱石油學院