物联网嵌入式网关的研究及组网实现毕业设计论文_精品文档Word文件下载.doc
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关键词：
物联网；
嵌入式系统；
ZigBee；
网关；
ABSTRACT
TheInternetofthingsisbasedontheconceptofInternet,ActivelydevelopInternetofThingstechnology,expanditsapplicationareasassoonaspossible,putitintoproductionandlifeassoonaspossible,willbeofgreatsignifiance.WhiletheGatwaycanbringaboutprotocolconversionbetweenthesensornetwork,communicationsnetworksanddifferenttypesofsensornetwork,bothcanachievewide-areaaccess,localaccesscanalsobeachieved.
TheresearchandapplicationofEmbeddedGatewayisacrucialsteptobuildtheInternetofThingsarchitecture.Gatewayisprotocolconverterbuiltontopofnetworklayer，whileEmbeddedsystemhasspecificuseisstrong,goodreal-timeperformance,highreliability,lowpowerconsumption,smallsizeandlowcost,thusEmbeddedGatewaygreatlyincreasedtheuseofapplicationflexibilityandreducedthecost.ThroughaGatewaytoconnectZigBeenetworkwiththeInternet,ineverycornercanmonitoringandcontroltheequipmentinZigBeenetwork,greatlyreducingthetimeandspacebetweenthephysicalworld.
ThispaperfirstsuggestsaoveralldesignofembeddedGatewaybasedontheARMmicroprocessor,theGatewayhastheadvantagesoflowpowerconsumption,smallsize,simpledesignandasmallamountofdatatomeetthecharacteristicsofinformationtransmission.thenuseOURSIOV-T-2530asaplatformtosimulatetheembeddedGatewaymulti-pointdataacquisition,andcompletedthecommunicationbetweenZigBeenetworkandInternet,accomplishingtheapplicationofembeddedGatewayintheInternetofThings.
Keywords:
Intemetofthings;
Embeddedsystems;
ZigBee;
Gateway;
目录
1 绪论 3
1.1 课题研究背景 3
1.2 国内外研究现状 4
1.3 课题研究意义和内容 6
2 物联网相关理论基础 9
2.1 无线传感器网络概述 10
2.2 基于ZigBee的无线组网技术简介 11
2.3 TIZ-Stack协议栈 20
2.4 ZigBee开发基础 22
3 基于ARM微处理器的嵌入式网关总体设计 25
3.1网关设计的基本要求 …25
3.2网关功能模块的组成…… 26
3.3嵌入式网关的硬件设计…… …27
3.4嵌入式网关的软件设计…… …28
4 物联网嵌入式网关CortexA8DB概述 29
4.1 嵌入式网关CortexA8DB开发板简介 29
4.2 嵌入式网关操作系统方案的选择 33
4.3 OMAP3530处理器（ARM内核）烧写WinCE 38
5 软硬件平台的搭建及系统实现 39
5.1 CC2530芯片概述 39
5.2 VisualStudio2005的特点 41
5.3 PlatformBuilderforCE6.0简介 42
5.4 系统运行环境的搭建及组网实现 43
6 总结和展望 ….56
参考文献 57
致谢词 58
附录1外文原文 59
附录2中文译文 67
1绪论
1.1课题研究背景
21世纪是一个以网络计算机为核心的信息时代。
随着信息技术、网络技术的快速发展，物联网时代即将到来。
物联网被称为信息产业的第三次浪潮。
物联网是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现任何时间、任何地点、任何物体进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网是具有全面感知、可靠传输、智能处理特征的连接物理世界的网络。
无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。
无线传感器网络并不需要较高的传输带宽，但却需要较低的传输延时和极低的功率消耗，使用户能拥有较长的电池寿命和较多的器件阵列。
目前迫切需要一种符合传感器和低端的、面向控制的、应用简单的专用标准，而ZigBee的出现正好解决了这一问题。
ZigBee有着高通信效率、低复杂度、低功耗、低速率、低成本、高安全性以及全数字化等诸多优点。
这些优点使得Zighee和无线传感器网络完美地结合在一起。
目前，基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究和开发己得到越来越多的关注。
最近二十年间，以互联网为代表的计算机网络技术给世界带来了深刻变化，然而，网络功能再强大，网络世界再丰富，终究是虚拟的，与现实世界还是相隔的。
互联网必须与传感网络相结合，才能与现实世界相联系。
将无线网络和有线网络相互连接，组成一个更大的网络，可以进一步发挥无线网络和有线网络的优势，提高信息传输效率和质量。
无线传感器网络和现有网络的融合将带来新的应用。
例如，无线传感器网络与互联网、移动通信网的融合，一方面使无线传感器网络得以借助这两种传统网络传递信息，另一方面这两种网络可以利用传感信息实现应用的创新。
多个ZigBee设备可以构成一个无线个人区域网，在这个网络中主协调器可以对各个设备进行控制。
随着Zighee无线网络技术的广泛应用，如何通过现有网络基础设施（如Internett）对其进行远程管理、控制，逐渐成为该领域的重要研究课题。
现如今因特网普及全球，如果能把ZigBee网络同因特网连接起来，那么在世界各个角落都可以对某个ZigBee网络中的设备进行控制，有利于ZigBee技术的进一步发展，因此网关的设计就如一座桥梁紧密地联系着ZigBee网络与因特网。
网关在整个传感器网络中起着重要的枢纽作用，是整个传感器网络发展的“瓶颈”之一，通过嵌入式网关和Internett做媒介，就使得世界范围内的不同监测区域都可以信息共享，这大大缩小了物理世界的时空距离。
1.2国内外研究现状
目前，物联网技术的发展已经上升到国家战略高度，世界多个国家和企业已经开始投入巨资，力争在未来物联网技术革命中抢占制高点。
美国总统奥巴马极其重视物联网这种高新技术的开发，并将其视为与开发绿色能源技术同等重要的国家战略。
去年年底，世界IT巨头IBM公司首席执行官彭明盛首次抛出“智慧的地球”这一概念时，其战略核心就是物联网。
这些充分证明，要想把握好信息产业变革的每一次机遇，并不是偶然机遇的垂青，而是充分重视，主动把握机会的结果。
我国也在积极的把握这次难得的机遇，温家宝总理提出了建立“感知中国”中心的工作，他指出，“当计算机和互联网产业大规模发展时，我们因为没有掌握一些核心技术而走过一些弯路。
在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术。
”国家工业和信息化部正在制定我国的“物联网”标准，相关负责人表示，我国物联网标准体系己形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案均被采纳。
我国在物联网的启动和发展上与国际相比并不落后，我国中长期规划《新绪论一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”，国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的所有增强机器设备通信和网络能力的技术的总称（MZM）等信息通信技术的服务中国通信标准化协会也启动了基于互联网的物联网和基于电信网的物联网的相关标准和研究课题的申报工作。
中国的几大电信运营商积极投入“物联网”的技术开发和应用的工作:
物流信息化、公交视频化、校讯通、农村信息化、渔牧业监控、水文水质等。
总而言之，我国物联网技术己经初步掌握其核心技术，自行制定的行业标准纷纷被世界各国所采纳，享有话语权。
我国拥有自主知识产权的“唐芯一号”已经问世，突破了我国射频电路、模数混合电路、超低功耗等集成电路设计、验证和测试技术，对于我国物联网产业的发展和应用，争取自主知识产权和占领物联网国际制高点，意义重大。
中国的物联网技术研发水平处于世界前列，具有重大的影响力，在物联网领域享有国际话语权。
中科院1999年就启动了传感网研究，组成了2000多人的团队，先后投入数亿元，在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等取得重大进展。
目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。
在世界传感网领域，中国与德国、美国、韩国一起，
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