基于6LoWPAN的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱門，將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)IP化后接入互聯(lián)網(wǎng)的解決方案是物聯(lián)網(wǎng)的重要分支，6LoWPAN致力于將IEEE802.15.4與IPv6結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接，成為當(dāng)前熱門的研究方向。本課題研究重點(diǎn)是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于6LoWPAN的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)，為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供示范應(yīng)用平臺(tái)。平臺(tái)的軟硬件設(shè)計(jì)上盡量滿足通用性、可擴(kuò)展性原則，力求讓平臺(tái)適應(yīng)更多的應(yīng)用場(chǎng)景。
　　本論文參考物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型

2、，提出了一種基于6LoWPAN的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，軟硬件實(shí)現(xiàn)上分為四大主體部分：終端、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用。
　　首先，成功研制了一種多功能物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控終端，能實(shí)現(xiàn)物體信息感知與智能控制。該終端以ATmega64微處理器為控制核心，集成了溫度、濕度、可燃?xì)怏w、火焰探測(cè)、人體紅外、噪聲探測(cè)共6種傳感器，通過(guò)電磁繼電器改造5回路配電箱實(shí)現(xiàn)同時(shí)支持5個(gè)電氣設(shè)備的開關(guān)控制，串口連接RFID射頻識(shí)別讀卡器能讀取射頻標(biāo)簽編號(hào)，并配置LCD液晶

3、屏實(shí)時(shí)顯示感知參數(shù)。硬件設(shè)計(jì)上采用各功能模塊分離的PCB設(shè)計(jì)思想，原創(chuàng)性設(shè)計(jì)了物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控終端PCB底板與多參數(shù)傳感器模塊PCB板；在應(yīng)用層協(xié)議上，設(shè)計(jì)了兩種應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)格式，分別是12字節(jié)的物體感知信息數(shù)據(jù)格式、4字節(jié)的物體控制信令數(shù)據(jù)格式；軟件實(shí)現(xiàn)上采用AVR Studio集成開發(fā)環(huán)境用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了物體感知信息采集與封包處理、控制信令接收與解析處理、LCD顯示等功能。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控終端與6LoWPAN終端節(jié)點(diǎn)采用串口方式交換數(shù)據(jù)。<

4、br>　　其次，在研究6LoWPAN協(xié)議原理的基礎(chǔ)上，搭建出了一個(gè)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)。硬件實(shí)現(xiàn)上，采用符合 IEEE802.15.4標(biāo)注的射頻芯片 CC2430完成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)，終端節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)都按照雙MCU的架構(gòu)思想，將網(wǎng)絡(luò)功能與應(yīng)用功能分離，其中，6LoWPAN終端節(jié)點(diǎn)采用雙排插針方式與物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控終端PCB底板連接，采用UART方式交互數(shù)據(jù)；6LoWPAN中心節(jié)點(diǎn)采用串口方式與嵌入式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)通信。軟件實(shí)現(xiàn)上

5、是基于TinyOS嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)的，采用NesC語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了6LoWPAN適配層的主要功能，實(shí)現(xiàn)了UDP報(bào)文的端到端傳輸，并成功實(shí)現(xiàn)物體感知信息與物體控制信令的無(wú)線傳輸功能。
　　然后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于ARM9的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，它完成了6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)接入 Internet的功能，還具備物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理的功能。該網(wǎng)關(guān)以ARM9 S3C2440嵌入式開發(fā)平臺(tái)為硬件環(huán)境，移植內(nèi)核版本為2.6.32.2的嵌入式Linux操作

6、系統(tǒng)作為軟件開發(fā)環(huán)境。在完成協(xié)議轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，一方面，網(wǎng)關(guān)配置了Qt/Embedded GUI運(yùn)行環(huán)境，并成功開發(fā)了Qt物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理界面，該界面可以通過(guò)LCD觸摸屏來(lái)完成操作，讓用戶在實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控管理物聯(lián)網(wǎng)；另外一方面，成功移植了Thttpd嵌入式Web服務(wù)器，并開發(fā)了基于Ajax+ CGI的Web應(yīng)用程序，并將網(wǎng)關(guān)接入Internet公網(wǎng)，讓用戶可以通過(guò)PC終端、手機(jī)終端等方式訪問Web網(wǎng)站，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理物聯(lián)網(wǎng)。除此之外，還