0 导言
跟着物联网技能的飞速发展，将传统的Internet与新式的无线传感器网络整合的趋势越来越显着，嵌入式服务网关既是无线传感器网络的和谐器网关，又是长途WEB 的服务器，它完结两个不同协议的网络之间的通讯。一起也是将无线传感器网络接入Internet，然后完结物联网概念的关键设备。物联网服务网关在未来的物联网年代将会扮演非常重要的人物，它将成为衔接物联网感知层网络与传统通讯网络的枢纽。物联网网关可完结感知网络和根底网络以及不同类型的感知网络之间的协议转化，既可以完结广域互联，也可以完结局域互联。而且具有广泛的感知网接入、通讯协议转化和强壮的体系办理等特色[1]。使用嵌入式体系规划的服务网关可以有用降低成本，使用家庭智能化的遍及。
1 体系整体结构规划
体系的整体结构如图1 所示。在远端的移动智能终端或电脑经过Internet 拜访到无线传感器网络，而嵌入式WEB 服务器供给了交互式的页面拜访。假如拜访数据量大或许需求对数据有计算、剖析及处理，那么需求树立网页服务器和数据库服务器 [2]。在物联网框架下的智能家居是一个杂乱的体系，需求多人协作完结，如Internet 数据库服务器的规划、树立感知层网络。文中要点介绍服务网关的规划，包含嵌入式WEB、近程终端、WSN 和谐器3个部分所组成的一体化终端。它是两个异构网之间的桥梁，起着重要的联接效果[3]。
图1 体系整体框
2 体系硬件规划
本规划中智能家居体系的硬件由3 部分组成：服务网关、终端节点和路由节点。
（1）服务网关
服务网关硬件框图如图2 所示。由ARM 主操控器、Zigbee 模块、以太网PHY、TFT-LCD 液晶触
摸屏、及最小体系模块5 部分组成。
图2 服务网关硬件框
主操控器选用依据ARM(Cotex-M3) 核的STM32F107 互联型微操控器。它具有64K SRAM、
256K FLASH、以太网MAC 等丰厚的存储器及外设资源。Zigbee 模块是由TI 公司的CC2430 作为主控芯片，在服务网关中它是WSN 的和谐器，经过USART 完结与主操控器之间的数据通讯。以太网模块选用以太网的物理层芯片DM9161A，经过RMII与主操控器相衔接，其50M 时钟由ARM 的MCO供给。液晶触摸屏经过I/O 接口与ARM 相连，完结人机对话。
（2）终端节点与路由节点
传感器节点是组成传感网的最基本单元，首要有射频通讯模块和传感器数据搜集模块组成。终端
节点与路由节点的硬件相同，不同之处首要表现在软件上。
终端节点硬件图如图3 所示。依据CC2430 的特色，它是一款集Zigbee 协议栈、RF 射频模块以
及增强型51 核于一身的SOPC，可以满意对数字或模仿传感器模块搜集的数据处理及在WSN 中的通传输使命。
图3 终端节点硬件框
3 体系软件规划
体系软件分为运转于ARM 上的服务网关软件和运转于CC2430 模块上的WSN 网关软件。考虑到服务网关软件的整体规划的杂乱程度以及层次性模块化的规划理念，体系选用嵌入式操作体系uCOS-II 作为体系资源的办理，对体系功用使命化。服务网关软件整体规划框图如图4 所示。
图4 服务网关整体规划框
3.1 服务网关软件层次结构
服务网关软件层次结构分为：底层驱动层，体系层，使用层。
（1）底层驱动层
底层驱动层包含FWLib 和BSP。FWLib 是ST公司为了对其ARM 的支撑而推出的驱动支撑软件，
供给体系初始化函数，对中止和操作体系的支撑，存储器分配以及一切片内外设的驱动，然后便利软件的开发。此外，用户还应开发针对使用的板级支撑包(BSP)，在本体系中BSP 的内容首要是使用开发板相关的硬件驱动。
（2）体系层
体系层包含了操作体系和中间件软件LwIP，操作体系是对软硬件资源的办理，其他各部分软件都
要以操作体系为中心。操作体系移植的过程中，首要使命是改写针对处理器和编译器相关的部分，向上为使用使命供给支撑，向下衔接驱动程序来完结对硬件的操作[4]。LwIP 是一个针对嵌入式体系的TCP/IP 协议栈，本程序包含其基本功用：TCP、IP、UDP、%&&&&&%MP。LwIP 的操作体系模仿层供给了向操作体系移植的便利，因其包含了使命间通讯的机制：信号量、音讯邮箱。
（3）使用层
本规划依据模块化和功用独立性准则，将一切的使用程序分红7 个使用使命，分别是引领大局的
根使命，与输入输出有关的按键使命和LCD 显现使命，与嵌入式WEB 相关的TCP 发送使命和TCP 超时重传使命，与WSN 和谐器相关的串口数据发送使命和Zigbee 操控指令使命。
3.2 软件规划流程
软件规划流程分为服务网关根使命软件规划流程和WSN 网关软件规划流程。
（1）服务网关根使命软件规划流程
操作体系环境中，每个使命都是无限循环的相对独立的功用模块，一般都会有一个根使命，它应
该被设定该体系的中心功用事务。如图5 为根使命程序流图，首要板级初始化是对硬件的笼统和封装，为使用程序供给更友爱的接口。然后创立其他6 个使用使命，创立格局与创立开端使命相似。最终程序进入WEB 服务主循环程序，为了让其他优先级低的使命可以履行，有必要调用使命挂起函数。
图5 根使命流程
（2）WSN 网关软件规划流程
WSN 网关也叫WSN 和谐器，它是整个传感器网络的总操控中心和数据搜集的会聚点，无线传感
器节点散布在其掩盖范围内[5]。传感网网关的软件流图如图6 所示。程序开端树立Zigbee 网络，此刻网络中没有其他节点。然后进入无线监控程序，查找是否有恳求参加网络的信号发生，若有新节点信号请求则依据信号类型添参加网并分配网络号，若不是新节点，则断定节点传输的数据有用
性，有用则接纳并发送到ARM 网关，不然丢掉。
图6 WSN 网关软件流程
4 结语
文中体系地评论了物联网服务网关这一项依据物联网使用的关键性技能[6-7]，结合家庭自动化进行
使用规划。在硬件方面，依照嵌入式板级硬件规划流程，规划并完结了一种依据ARM 处理器的低成本网关硬件。软件规划上选用自顶向下和分层的规划办法，结合网关硬件，使用嵌入式操作体系
uCOS-II 和协议栈LwIP，搭建了一个使用开发渠道，为使用软件的开发供给了杰出的软件环境。
