一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-技術(shù)方案

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隨著嵌入式系統(tǒng)與通信技術(shù)的不斷發(fā)展，各種嵌入式設(shè)備正在以不同形式改變著人們的日常生活，ARM（AdvancedRISCMachines）是微處理器行業(yè)的一家企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi)/教育類(lèi)多媒體、DSP和移動(dòng)式應(yīng)用等。ARM（AsynchronousResbonseMode）異步響應(yīng)方式異步響應(yīng)方式ARM（AsynchronousResponsesMode）也是一種非平衡數(shù)據(jù)鏈路操作方式，與NRM不同的是，ARM下的傳輸過(guò)程由從站啟動(dòng)。從站主動(dòng)發(fā)送給主站的一個(gè)或一組幀中可包含有信息，也可以是僅以控制為目的而發(fā)的幀

本設(shè)計(jì)在基于嵌入式Linux系統(tǒng)平臺(tái)上。實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于ARM、Linux平臺(tái)的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的采集、處理、通訊、存儲(chǔ)、查詢和圖形顯示功能。Linux是一類(lèi)Unix計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱(chēng)。Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核的名字也是“Linux”。Linux操作系統(tǒng)也是自由軟件和開(kāi)放源代碼發(fā)展中著名的例子。嚴(yán)格來(lái)講，Linux這個(gè)詞本身只表示Linux內(nèi)核，但在實(shí)際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來(lái)形容整個(gè)基于Linux內(nèi)核，并且使用GNU工程各種工具和數(shù)據(jù)庫(kù)的操作系統(tǒng)。Linux得名于計(jì)算機(jī)業(yè)余愛(ài)好者LinusTorvalds。

1系統(tǒng)總體組成

本設(shè)計(jì)采用將數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)作為客戶端，將采集得來(lái)數(shù)據(jù)通過(guò)TCP／IP協(xié)議傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，由網(wǎng)關(guān)服務(wù)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)。如圖l所示。

1.1節(jié)點(diǎn)的硬件組成

考慮到各采集節(jié)點(diǎn)的完全獨(dú)立性，前端設(shè)備采用嵌入式設(shè)計(jì)方法，其硬件組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

傳感器節(jié)點(diǎn)作為客戶端負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)化將數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)接受到數(shù)據(jù)后存入數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)CGI響應(yīng)PC機(jī)上的查詢、控制。

1.2數(shù)據(jù)的預(yù)處理

節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，主要是檢測(cè)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行合法過(guò)濾。按照既定協(xié)議，為數(shù)據(jù)分配數(shù)據(jù)頭、間隔符、校驗(yàn)碼，重新封裝成數(shù)據(jù)流，采用TCP／IP協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到主機(jī)。

1.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及傳輸

存儲(chǔ)器系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的靜態(tài)存儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)。其中flash用于靜態(tài)存儲(chǔ)，SDRAM用于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)。flash又分為norflash和nandflash。no-rflash支持直接啟動(dòng)用于存儲(chǔ)程序代碼，nandflash用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。SDRAM存儲(chǔ)器速度快，主要作為程序的運(yùn)行空間。SDRAM:SynchronousDynamicRandomAccessMemory，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，同步是指Memory工作需要同步時(shí)鐘，內(nèi)部的命令的發(fā)送與數(shù)據(jù)的傳輸都以它為基準(zhǔn)；動(dòng)態(tài)是指存儲(chǔ)陣列需要不斷的刷新來(lái)保證數(shù)據(jù)不丟失；隨機(jī)是指數(shù)據(jù)不是線性依次存儲(chǔ)，而是自由指定地址進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。

2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件構(gòu)成分為引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序4部分，如圖3所示，引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)程序在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行內(nèi)存重映射，將保存在Flash中的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序重新映射到SDRAM中，為方便起見(jiàn)也可以配置好啟動(dòng)腳本。

3節(jié)點(diǎn)配置

3.1采集節(jié)點(diǎn)配置

（1）配置S3C2410開(kāi)發(fā)板的NFSRoot啟動(dòng)方式。先把rootfs／目錄下的srv目錄刪除，再把采集端發(fā)布包中的srv與node兩個(gè)目錄都拷貝到rootfs目錄下。

（2）以NFS方式啟動(dòng)S3C2410開(kāi)發(fā)板，配置YAFFS文件系統(tǒng)。

（3）在配置YAFFS文件系統(tǒng)的過(guò)程中，在mount-tyaffs／dev／mtdblock3／mnt這一步之后，增加以下步驟：

cd／mnt

rm-rsrv

cp-r／srv／node／mnt

然后繼續(xù)繼續(xù)完成剩下的yaffs文件系統(tǒng)的配置步驟，注意一定要

mount／mnt

（4）配置采集端啟動(dòng)腳本

vi／etc／init.d／rcS

在里面httpd-h／srv／www一句之前增加以下內(nèi)容：

Ifconfigeth0up

Ifconfigeth05（注意：這里5是采集端開(kāi)發(fā)板IP，各采集端IP不同，而且需要都在同一個(gè)網(wǎng)段上，我們統(tǒng)一選擇網(wǎng)段192.168.0.*）。

Ifconfigloup

mknod／dev／adc_charc2400

cd／node

Insmodado.ko

（5）重啟S3C2410采集端開(kāi)發(fā)板，進(jìn)入vivi，配置parasetlinux_cmd_line啟動(dòng)參數(shù)為從YAFFS啟動(dòng)。parasave之后鍵入boot，啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板，把開(kāi)發(fā)板接入網(wǎng)絡(luò)中，從PC機(jī)上運(yùn)行瀏覽器，在地址欄上輸入http：／／5／，（注意，這里5是采集端IP地址，應(yīng)根據(jù)實(shí)際IP地址輸入），打開(kāi)設(shè)置網(wǎng)關(guān)IP地址的網(wǎng)頁(yè)，設(shè)置網(wǎng)關(guān)IP地址為00。

在采集端串口終端下執(zhí)行如下內(nèi)容：

#cd／node

#.／app

3.2網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)配置

（1）配置S3C2A10開(kāi)發(fā)板的NFSRoot啟動(dòng)方式。先把rootfs／目錄下的srv目錄刪除，再把采集端發(fā)布包中的www文件夾與app可執(zhí)行文件拷貝到rootfs／srv／目錄下和rootfs／srv／www下。

（2）以NFS方式啟動(dòng)S3C2410開(kāi)發(fā)板，配置YAFFS文件系統(tǒng)。

（3）在配置YAFFS文件系統(tǒng)的過(guò)程中，在mount-tysffs／dev／mtdblock3／mnt這一步之后，增加以下步驟：

cd／mnt

rm-rsrv

cp-r／srv／mnt

然后繼續(xù)繼續(xù)完成剩下的yaffs文件系統(tǒng)的配置步驟，注意一定要

umount／mnt

（4）配置采集端啟動(dòng)腳本

vi／etc／init.d／rcS

在里面httpd-h／srv／www一句之前增加以下內(nèi)容：

Ifconfigeth0up

Ifconfigeth000

Ifconfigloup

（5）重啟S3C2410采集端開(kāi)發(fā)板，進(jìn)入vivi，配置parasetlinux_cmd_line啟動(dòng)參數(shù)為從YAFFS啟動(dòng)。parasave之后鍵入boot，啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板，到／srv／www下執(zhí)行app，把開(kāi)發(fā)板接入網(wǎng)絡(luò)中，從PC機(jī)上運(yùn)行瀏覽器，在地址欄上輸入http