引言

傳感器網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，集成了傳感器,、微機(jī)電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)二大技術(shù)形成的傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù),。近幾年，在傳感器網(wǎng)絡(luò)管理,、查詢和數(shù)據(jù)分發(fā)等方面的研究都得到了相當(dāng)大的發(fā)展,。而傳感器網(wǎng)絡(luò)要真正投入使用，則不能完全孤立存在,，需要通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備接入外部網(wǎng)絡(luò),，如Internet、局域網(wǎng)或企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng),，提供用戶對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和監(jiān)測(cè),。

1．系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)隨著通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟,，具有感知,、計(jì)算和通信能力的微型傳感器開(kāi)始出現(xiàn)。由大量成本低廉的這類(lèi)傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線方式組成了傳感器網(wǎng)絡(luò),。傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù),、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)等,，是多學(xué)科高度交叉的新興前沿研究熱點(diǎn)領(lǐng)域之一,，它具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),、能在惡劣或特殊環(huán)境工作,。

1,。1系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)主要包括微處理器的選擇和外圍設(shè)各的選擇,，本文選擇ARM處理器作為核心器件，外圍設(shè)各包括SDRAM,，F(xiàn)LASH,，串口、以太網(wǎng)接口等,。嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)備由核心板和底板組成,，核心板上集成AtmelAT91RM9200處理器，64MSDRAM以及16M的FLASHoAT91ARM9200微處理器芯片是工業(yè)級(jí)200MIPSARM920T內(nèi)核,，具有16K字節(jié)的指令和16K字節(jié)的數(shù)據(jù)高速緩存的處理器,。

網(wǎng)關(guān)設(shè)備底板上提供以下外設(shè)接口：兩個(gè)RS-232串口和一個(gè)lOM/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口。外圍硬件接口的選擇將決定整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)何種方式接入網(wǎng)絡(luò)。目前最常見(jiàn)的既廉價(jià)性能又高的接入方法是采用最成熟的以太網(wǎng)絡(luò)接口,，能夠滿足局域網(wǎng)接入和絕大多數(shù)寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的要求,。因此木文設(shè)計(jì)的傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)接口接入Internet，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的管理,。

1,。2軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)主要涉及到兩大方而：一是與硬件相關(guān)的軟件部分：二是應(yīng)用軟件部分。與硬件相關(guān)的軟件包括基于ARM的Linux內(nèi)核移植,、引導(dǎo)程序移植等,。應(yīng)用軟件主要包括兩大部分：一為WebServe：和TCP/IP協(xié)議棧；二為傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集,、融合及存儲(chǔ)等部分,，該部分包括遠(yuǎn)程管理模塊、查詢指令分析處理模塊,、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊,、數(shù)據(jù)分析與融合模塊及數(shù)據(jù)采集模塊。

2,。硬件電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)成兩大部分,，一是核心板部分，集成了AtmelAT91RM9200處理器,，64MSDRAM以及16M的FLASH存儲(chǔ)器：二是底板部分,，由兩個(gè)四線RS-232串口和一個(gè)10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口等組成。

2,。1SDRAM存儲(chǔ)器SDRAM(SynchronousDynamicRAM)同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器,，使用SDRAM小但能提高系統(tǒng)表現(xiàn)，還能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),、提供高速的數(shù)據(jù)傳輸,。在功能上，已類(lèi)似常規(guī)的DRAM,，但是也需要時(shí)鐘進(jìn)行刷新,。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，所有的程序和數(shù)據(jù)都是在RAM(主要是在SDRAM)中與CPU和外圍設(shè)各交互,，所以SDRAM的速度對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度有著至關(guān)重要的影響,。

本文采用了兩片Hynix公司的HY57V281620BTSDRAM芯片，16MX16位數(shù)據(jù)寬度,，共64MSDRAM,。AT91RM9200內(nèi)置有SDRAM控制器(SDRAMC)，具有SDRAM控制接口,，為簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)提供了很大的方便,，電路如圖1所示,。

圖1SDRAM存儲(chǔ)器電路2。2RS232串行通信口目前RS-232是PC機(jī)與通信土業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口,。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn),。RS-232采取小平衡傳輸方式，即所謂單端通訊,。AT91RM9200輸出的串行信號(hào)是TTL電平,，必須經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換輸出符合EIA/TIA-232電平，電路設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3,。

圖2接收傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的串口電路

圖3MAC控制器框圖2,。3100M以太網(wǎng)AT91RM9200集成有以太網(wǎng)控制器EMAC(EthernetMAC)使這款芯片具有了更為廣泛的應(yīng)用價(jià)值。從硬件的角度看,，以太網(wǎng)接口電路主要由MAC控制器和物理層接口兩大部分構(gòu)成,。該設(shè)計(jì)中，使用LXT972作為以太網(wǎng)的物理層接口,。LXT972是一款低功耗,、高性能芯片，支持lOM和100M的以太網(wǎng)傳輸,，它起編碼,、譯碼輸入和輸出數(shù)據(jù)的作用。由于LXT972和AT91RM9200具有的EMAC都支持MII接口功能,，根據(jù)信號(hào)的定義相連接即可,。信號(hào)的發(fā)送和接收端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器和RJ45接口接入傳輸媒體，Emac框圖如圖4,。

圖4通過(guò)CGI訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)3軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)3,。1嵌入式WebServer軟件分析與實(shí)現(xiàn)作為傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，本文設(shè)計(jì)的初衷就是希望監(jiān)測(cè)端可以在任何有Internet的地方,，客戶通過(guò)Internet訪問(wèn)系統(tǒng),，系統(tǒng)檢查客戶的權(quán)限，權(quán)限通過(guò)即能取得對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)權(quán),。

如果使用客戶端/服務(wù)器模式把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)服務(wù)器,，客戶端就可以通過(guò)某種建立在TCP/IP協(xié)議(如FTP，TELNET,，HTTP等協(xié)議)之上的應(yīng)用層協(xié)議來(lái)訪問(wèn)服務(wù)器,。CGI(CommonGatewayInterface)即公用網(wǎng)關(guān)接口，它是程序和應(yīng)用軟件用來(lái)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器軟件連接的通用標(biāo)準(zhǔn),，CGI提供網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和數(shù)據(jù)信息之間的傳送業(yè)務(wù)。CGI是一段程序,，它運(yùn)行在Web服務(wù)器上,，提供同客戶端HTML頁(yè)面的接口,。CGI腳本程序啟動(dòng)后，服務(wù)器將客戶端的信息傳給此程序,，該程序?qū)蛻舻男畔⑻幚砗?，將運(yùn)行結(jié)果交給服務(wù)器，由服務(wù)器負(fù)責(zé)再向客戶端傳遞,。CGI主要運(yùn)用于處理搜索引擎和一般表單,。

本系統(tǒng)選用Sqlite作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并將Sqlite移植到arm板上,，然后建立自己的數(shù)據(jù)庫(kù)sensor,。db，然后按需要建立表,，用山于測(cè)試需要,，本文設(shè)計(jì)了兩個(gè)來(lái)存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)分析綜合處理后的傳感器數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)表和一個(gè)用戶表,，分別為light(光感強(qiáng)度表),、temperature(溫度表)和user(用戶表用來(lái)鑒定遠(yuǎn)程登錄用戶的合法性)。

由于CGI程序是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的,，經(jīng)過(guò)編譯生成可執(zhí)行的二進(jìn)制代碼,，所以它具有占用空間小，運(yùn)行速度快,，安全可靠等優(yōu)點(diǎn),。該sql。cgi程序啟動(dòng)后首先查詢用戶表完成用戶名和密碼的鑒定,，如果是合法用戶則根據(jù)用戶的查詢條件查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的溫度或光感強(qiáng)度數(shù)據(jù)表將查詢結(jié)果顯示在主頁(yè)上,，若為非法用戶則給出登陸錯(cuò)誤提示信息返回到主頁(yè)。

4結(jié)論

本文創(chuàng)新點(diǎn)：本文針對(duì)基于Web的傳感器網(wǎng)絡(luò)嵌入式網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的需求,，通過(guò)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),、嵌入式Web體系結(jié)構(gòu)、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)模型,、嵌入式操作系統(tǒng)模型,、嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)模型等進(jìn)行初步的研究與探索，并利用現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)工具,，對(duì)基十Linux的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式,、嵌入式Internet技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐。完成了基于Web的傳感器網(wǎng)絡(luò)嵌入式網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件平臺(tái)設(shè)計(jì),。該網(wǎng)關(guān)可有效進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理與存儲(chǔ),，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程查詢和監(jiān)視功能。