物联网zigbee网关的设计与实现

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1、物联网ZigBee网关的设计与实现李海LIHai曰薛海伟XUEHai-wei(苏州经贸职业技术学院，苏州215009)(SuzhouInstituteofTrade&Commerce,Suzhou215009，China)摘要院随着传感器、无线通信、嵌入式体系等技术的发展，物联M已被广泛地应用于如仓库物流、智能电网、公共安防等多个领域中，它拥有着极大的应用前景，被视为计算机网络以及移动通讯网络之后的第三次信息化革新。Abstract:Withthedevelopmentofthesensor,wirelesscommunication,embedded

2、systemandothertechnologies,InternetofThingshasbeenwidelyusedinwarehouselogistics,smartgrid,publicsecurityandotherfields,ithasagreatapplicationprospect,anditisregardedasthethirdinformatizationinnovationaftercomputernetworkandmobilecommunicationnetwork.关键词院物联网；无线传感器；ZigBee；网关Keywords:

3、InternetofThings;wirelesssensor；ZigBee；gateway中图分类号院TP732文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)31-0227-020引言物联网可以说是在计算机、互联网、移动通讯之后的第三次信息化革新。互联网的快速发展在很大的程度上改变了人们的生活方式，ZigBee协议以及互联网TCP/IP思维协议族在很大的程度上还并不能有效的兼容，不过M关是链接异构网络的设备，这也正吸引着更多的研究者。1分析网关的基础需求最典型的物联网运用系统构造是从下到上的排列层次，依次是感知层、传送层、应用层。感知层的主要用途就是

4、采集数据与无线传送。传送层使用目前的WiFi、2G/3G以及宽带等通讯技术，拓宽感知层数据传送的距离，呈现感知网络及通讯网络的有效融合。使用层主要就是负责数据加工处理，给用户提供丰富的服务，这也是物联M最大的目的。中间的传送层就是物联网网关的所在处，链接传感网络以及传统通讯网络，它的功能有协议转换、数据收发以及传感网络管理。1.1协议转换的功能网关的基木功能就是呈现不同的协议间转换。在收到ZigBee节点处传送过来的数据后，网关依照ZigBee协议规则进行PHY层、MAC层以及网络层包头的剔除，并对应用层的数据进行合理化处理，再依照TCP/IP协议的标准进行重

5、新数据封装，并利用太网将其发出。反方向的数据传送也与这样的过程相同。所以，网关要同吋具备ZigBee与TCP/IP这两类协议栈。协议转换过程，如图1所示。1.2数据收发的功能网关是交流传感网络及通讯网络的桥梁，可以将众多的数据进行有效的中转。网关会将ZigBee上传的数据进行有效的处理并送达IP网络主机，一样的IP网络数据以及控制指令也能利用网关到达相关的ZigBee节点处。1.3传感器网络管理功能ZigBee网关也应该呈现ZigBee网络相应的管理,保持网络的拓扑构造，在节点离开的吋候对地址进行冋收。2网关的相关设计2.1需要的硬件分析淤网关硬件整体设计是利

6、用双COU的构造，也包括ZigBee模块及CC2530芯片与主控模块中的龙芯1号芯片。设计中两个模块利用了ZigBee的开发套件以及龙芯IB的开发板，调节器以及龙芯1B的开发板进行连接，同吋呈现网关的功能。硬件整体设计，如图2所示。于在TI单位CC2530利用单片集成SOC的设计方案，把射频收发器、工业加强型51单片机核以及Zstack协议栈融合在一个芯片上。Zstack协议栈比某些开源协议栈更完善稳定。TI单位0前己经将Zstack的下载与使用呈现免费的状态，这很大程度上降低了成本。盂以MIPS精简命令集龙芯1号芯片为基准，主频在200〜233MHz,能配置

7、到266MHz,也可以满足网关对处理器性能的要求，比主流的ARM系列芯片更具性价比。1B的开发板外设相对来说比较丰富，以便于调节与开发。榆该设计中利用UART串口进行CC2530与龙芯1B的链接。物联网中的节点采集最多的就是某些温度、电压等传感器数据，对传输的效率没奋过高的要求，利用串U就能满足基本上的要求。2.2需要的软件分析淤软件设计是以嵌入式Linux操作体系以及Zstack协议栈为基准，依照需求分析来确定网关的各类功能模块。网关软件的构造以及跟IP网络主机、ZigBee网络的节点间的交换，如图3所示。于Linux操作体系的开放源码、模块设计，可以支撑各

8、类硬件，内核能依照需求进行相对的裁剪，