無線物聯(lián)網(wǎng)中CoAP協(xié)議的研究與實(shí)現(xiàn)

OPENWRT是一個(gè)開源的Linux版本。主要應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)上同時(shí)裝有Contiki系統(tǒng)，它提供宏定義和RESTful網(wǎng)絡(luò)服務(wù)實(shí)例。
MX231CC節(jié)點(diǎn)上的主要芯片是ATmega1284P，它具有128 KB的可編程閃存，4 KB的E2PROM，16 KB的片內(nèi)SRAM，JTAG接口，優(yōu)化的功耗和處理速度。節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行Contiki系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)上還有光敏傳感器、室內(nèi)溫度傳感器、三色LED指示燈等。
3．2 CoAP協(xié)議的火狐瀏覽器實(shí)現(xiàn)(B／S架構(gòu))
B／S架構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖9所示。

系統(tǒng)由用戶瀏覽器、Web服務(wù)器、IPv6智能網(wǎng)關(guān)、MX231CC節(jié)點(diǎn)組成。用戶瀏覽器通過HTTP協(xié)議訪問Web服務(wù)器，MX231CC節(jié)點(diǎn)通過CoAP協(xié)議和IPv6智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)用戶瀏覽器訪問節(jié)點(diǎn)上資源的功能。圖9中實(shí)線表示有線連接，虛線表示無線連接。
在當(dāng)前的Contiki 2．5中，集成了CoAP 03和CoAP06這兩個(gè)版本。這兩個(gè)文件在Contiki 2．5的apps目錄下，關(guān)于CoAP的核心內(nèi)容都在這兩個(gè)文件中。程序的主要部分為：

AUTOSTART_PROCESSES(coap_sample)這個(gè)進(jìn)程需要自啟動(dòng)，即當(dāng)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)本程序；
PERIODIC_RESOURCE()為進(jìn)程的主體部分。
然后進(jìn)行編譯，編譯成．elf文件，用JTAG下載器下載到節(jié)點(diǎn)上。節(jié)點(diǎn)地址設(shè)置為：2001：2：：11：22ff：：fe33：4499。這時(shí)，用火狐瀏覽器訪問節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榛鸷鼮g覽器自帶coap插件，如果用其他瀏覽器，那么需要進(jìn)行coap的代理設(shè)置。以控制節(jié)點(diǎn)上的三色LED燈反轉(zhuǎn)為例，用下面的請求格式：
GETcoap：／／[mote_ip_address>]：poa_number>／readings
其中mote_ip_address是節(jié)點(diǎn)的IPv6地址，port_number是節(jié)點(diǎn)的端口號，readings是客戶端請求的資源(溫度)。
所以在瀏覽器地址欄輸入：coap：／／[2001：2：：11：22ff：fe33：4499]：61616／toggle，作用是讓節(jié)點(diǎn)上的三色LED燈進(jìn)行反轉(zhuǎn)。服務(wù)器端的響應(yīng)信息如圖10所示。

從瀏覽器端可以看出，CoAP協(xié)議支持Discover和Observe功能，具有GET、POST、PUT和DELETE等方法。Type表示信息類型為ACK，Code為200，表示成功完成客戶端的請求。事務(wù)ID為38 264，它用于重復(fù)信息檢測，options為1表示有一個(gè)可選項(xiàng)，內(nèi)容類型為text表示文本類型。
由此可以看出，通過火狐瀏覽器的CoAP協(xié)議，可以訪問節(jié)點(diǎn)上的傳感器資源。
3．3 CoAP協(xié)議的客戶端實(shí)現(xiàn)(C／S架構(gòu))
上節(jié)通過火狐瀏覽器可以實(shí)現(xiàn)COAP協(xié)議，但是只能查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，不能查看歷史數(shù)據(jù)。為此，這里搭建了一個(gè)C／S架構(gòu)的環(huán)境。如圖11所示。

圖11中客戶端軟件是用基于．NET架構(gòu)的C#語言編寫的，數(shù)據(jù)庫使用SQL Server 2008。通過此程序，可以每隔10 s讀取一次數(shù)據(jù)，存入到數(shù)據(jù)庫中。并可以通過前臺(tái)的Web界面查看各種歷史數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、亮度等。
插入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)如圖12所示，圖中顯示的是室內(nèi)的亮度值。

在Web瀏覽器端可以查看實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，頁面顯示效果如圖13所示。

由此看出，基于C／S架構(gòu)的方式，不僅可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還可以查看歷史數(shù)據(jù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，更加具有實(shí)用性。

4 結(jié)論
本文詳細(xì)介紹了CoAP協(xié)議的內(nèi)容、特點(diǎn)、交互模型以及訂閱機(jī)制，還給出了基于uIPv6 START KIT無線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)套件的系統(tǒng)配置方式，該網(wǎng)絡(luò)可以通過火狐瀏覽器和客戶端軟件兩種方式實(shí)現(xiàn)CoAP協(xié)議，用戶不僅可以讀取傳感器上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而且可以查看歷史數(shù)據(jù)。