面向智能家居的嵌入式傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的研究與設(shè)計(jì)
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4 家庭網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)
4．1 構(gòu)建網(wǎng)關(guān)嵌入式Linux操作系統(tǒng)
網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)硬件平臺與功能應(yīng)用之間，需要專門的負(fù)責(zé)管理存儲器分配，中斷處理以及任務(wù)調(diào)度等功能的軟件模塊，這就是嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)是用來支持嵌入式應(yīng)用的系統(tǒng)的軟件，包括硬件相關(guān)的底層驅(qū)動，系統(tǒng)內(nèi)核，通信協(xié)議，圖形用戶界面等。
本文的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)是面向WSN和Internet，GSM互聯(lián)的通信應(yīng)用，主要完成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通信和控制，因此需要選擇實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)。在眾多的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，從開發(fā)成本，軟件支持和代碼開放的角度考慮，本文將采用Linux操作系統(tǒng)作為網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。
4．2 建立交叉編譯環(huán)境
交叉編譯就是在一個(gè)平臺上生成另一個(gè)平臺上可以執(zhí)行的代碼。這里的平臺包括體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)。同一體系結(jié)構(gòu)上可以運(yùn)行不同操作系統(tǒng)。同樣，同一個(gè)操作系統(tǒng)也可以在不同的體系結(jié)構(gòu)上運(yùn)行。
本文是在裝有Ubuntu 9．10(基于X86架構(gòu)的Linux操作系統(tǒng))的PC機(jī)上為網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)建立了基于ARM9的交叉編譯環(huán)境。建立之后，就可以在PC機(jī)上對將在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序進(jìn)行編譯，從而生成可以在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)上運(yùn)行的可執(zhí)行代碼，最后下到網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)上。這也就是目前嵌入式程序開發(fā)的宿主機(jī)／目標(biāo)機(jī)(HOST／TARGET)模式。
Linux交叉編譯環(huán)境的內(nèi)容，主要分為4個(gè)部分：GCC編譯器(C語言編譯器)，二進(jìn)制工具包(Binutils)，標(biāo)準(zhǔn)C庫(Glibc)和Linux內(nèi)核頭文件。Glibc和GCC都有很多版本，需要根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的版本。
4．3 網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
本次網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件架構(gòu)圖4所示。其主要功能是依據(jù)傳感器配置文件，分類解析WSN中的數(shù)據(jù)，為用戶提供Socket數(shù)據(jù)服務(wù)和XML-RPC遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)。其工作流程是：網(wǎng)關(guān)程序啟動以后，從XML文件夾中解析所有的傳感器配置文件；監(jiān)聽串口數(shù)據(jù)，利用傳感器配置文件解析數(shù)據(jù)生成XML數(shù)據(jù)流；創(chuàng)建Socket服務(wù)器，等待客戶端數(shù)據(jù)請求，提供XML格式的Socket服務(wù)；創(chuàng)建XML-Socket遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)器，完成用戶的XML請求。本文引用地址：http://2s4d.com/article/150878.htm
程序設(shè)計(jì)思路如圖5所示：網(wǎng)關(guān)程序啟動，完成參數(shù)初始化，解析XML文件夾下的所有傳感器配置文件，創(chuàng)建3個(gè)類的實(shí)例。4個(gè)任務(wù)隊(duì)列。Serialcomm類創(chuàng)建兩條線程用讀串口和寫串口，這樣可以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。基于同樣的道理，XMLParser類和XMLComm類也是雙線程并行工作。這樣就組成了從WSN和Internet的上行通道(圖5中的虛線表示)，以及Internet到WSN的下行通道(圖5中的粗線表示)。
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