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
4 家庭網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計
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)硬件平臺與功能應用之間,需要專門的負責管理存儲器分配,中斷處理以及任務調(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,因此需要選擇實時的操作系統(tǒng)。在眾多的嵌入式實時操作系統(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平臺上生成另一個平臺上可以執(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)上可以運行不同操作系統(tǒng)。同樣,同一個操作系統(tǒng)也可以在不同的體系結(jié)構(gòu)上運行。
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機上對將在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)上運行的應用程序進行編譯,從而生成可以在網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)上運行的可執(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/目標機(HOST/TARGET)模式。
Linux交叉編譯環(huán)境的內(nèi)容,主要分為4個部分:GCC編譯器(C語言編譯器),二進制工具包(Binutils),標準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)實際需要選擇合適的版本。
4.3 網(wǎng)關(guān)應用程序設(shè)計
本次網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的應用軟件架構(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)服務和XML-RPC遠程調(diào)用服務。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服務器,等待客戶端數(shù)據(jù)請求,提供XML格式的Socket服務;創(chuàng)建XML-Socket遠程調(diào)用服務器,完成用戶的XML請求。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/150878.htm
程序設(shè)計思路如圖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個類的實例。4個任務隊列。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)的實時性。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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