《物联网设计实例与设计过程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物联网设计实例与设计过程（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、物联网设计实例与设计过程作者：刘坤本文以项目实例为主导，来阐述物联网的设计过程。此工程实例详细说明如下:城市需要对多个端点（里面加热，温湿度数据）实例证明，所有信息需传送到一个Web Service 上显示，而这就是一个物联网的设计过程。为了实现这个Project本系统设计意志就是采用传感器和嵌入式系统组成主机，将采集到的数据信息通过TCP/IP协议由GPRS模块发送到GPRS公共网络。采用socket编程技术建立TCP/IP服务器，接收嵌入式主机发送的数据信息，将数据上传到Internet。很好地实现了在互联网基础上通过无线网的联立，构建新型物联网。一、系统概述系统由以基于嵌入式为主机的数据
2、采集发送终端、移动GPRS网络、公网固定IP（服务器）、客户端4部分组成。系统的总体结构如图1所示。图1、系统总体结构二、基于嵌入式为主机的数据采集发送终端1、数据采集发送终端的硬件设计系统硬件结构框图如图2所示。数据采集发送终端的控制器采用LPC2138，该芯片是一个支持实仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7TD-MI-STM CPU的微控制器，并带有512KB高速Flash存储器和具有独立的电源和时钟源的实时时钟，片上集成了丰富的功能部件，如SPI （Serial Peripheral Interface）串口，UART0、UART1全串口，A/D转换等。很好的满足了硬件系统的要求。图2
3、、硬件结构框图传感器部分使用DHT90温湿度数字传感器采集温湿度数据，使用RS485总线连接异步串行通信UART0端口，并将控制器配置成RS485主机。通过RS485总线与LPC2138进行通信，因为使用RS485总线，可以同时接受多路温湿度传感器的数据信息。GPRS无线模块采用BenQ公司的M23G,M23G支持GPRS功能，并且内嵌TC/IP，可用于实时性较高的、数据传输量相对较大、传输速率相对较快的数据通信领域。通过软件控制，可实现与Internet固定IP地址双向数据传输。2、数据采集发送终端的软件设计数据采集发送终端的应用软件程序设计主要包括以下两个部分：GPRS接受命令和数据采集与
4、发送两个部分。应用程序软件是基于嵌入式实时操作系统C/OS-。软件流程图如图3所示。应用程序定义了四个主要的时间标志位：GPRS在线标志位、数据采集标志位、采集完毕标志位和接受命令标志位。这四个标志位协调系统的数据采集、数据发送、接收命令等任务。当初始化完成后，获得GPRS在线标志位，连接服务器成功后即可进行命令接受以及命令解析。系统主要设置了三条命令，分别是采集发送数据命令，设置采样频率命令和采集数据量大小命令。每个命令的获得都会置位相应的标志位，通过对标志位是否置位的判断来决定程序下一步的执行。在系统软件中可以设置采集发送的时间间隔（默认为15分钟），即每隔15分钟，采集发送终端通过通用T
5、CP服务器软件将采集的数据包发送给客户端。同时可以改变采集数据包的大小（默认为1024字节），即改变数据采集动态缓冲区的大小，数据缓冲区满即可发送数据。图3、系统软件流程数据采集完毕后置位采集完毕标志位，可进行数据发送。每次写入GPRS的最大的数据包为1024字节，超过1024字节数据做下一包发送，最后发送小于1024字节的数据包。三、移动GPRS网络GPRS组网方式采用的是企业公网组网方式。中心站配置固定的IP地址，而远程终端实行动态的IP地址分配。远程终端开机后，主动连接服务器，进行数据采集，终端模块自动获得IP地址，主动上报到服务器，并以xml的格式将采集到的数据进行保存，客户端通过访问
6、WebLogic服务器，查看接受到的数据。四、公网服务软件的设计服务器软件的实现是采用Socket（套接口）编程技术，考虑到本系统服务器程序必须能在任何时间处理多个客户连接，因此该程序是一个多线程TCP服务器。一个TCP连接的建立开始于TCP客户机创建一个套接字，然后调用connect函数来启动三次握手操作，与远程服务器建立连接。在服务器方面，通用是首先创建一个套接字，然后调用bind函数绑定自己的公认端口号，接着调用listen函数来准备接受客户端请求，最后调用accept函数来完成信息传递。图4、 公共服务器设计流程在本系统的设计中，共建立了两个任务。一个任务用于完成数据的监听接受并处理。
7、当监控服务器监听端口时，发现有采集终端对服务器发出的连接请求时，就接受远程采集终端的连接请求，并以XML格式保存接收到的数据。由于每个GPRS模块都有一个唯一的ID号，因此根据这个ID号来识别该系统检测的具体位置，并在XML文件中以进行标记，同时包含当前时间、温度、湿度三个属性值，如果接收到一个新的GPRS的ID号，将启用一个新的terminal标记。另一个任务用于完成对键盘的监控，并把用户输入的合法相关命令编辑成命令字符串发送数据采集终端。对于不合法的命令抛弃并输出相关提示信息。结合Socket编程方法和具体的应用，服务器软件流程如图4。五、富客户端的实现客户端方面采用基于RIA模型的FLE
8、X技术来开发Web页面。客户端通过Web浏览器以HTTP协议调用Web页面。界面能够显示系统状态、下达配置参数、显示现场采集的数据。WEB页面与Web Service组件通信，把用户的参数传递给Web Service。使用Flex技术可以构建体验丰富的客户端程序，同时Flex还具有Push技术，可以把服务端的信息适时的显示到客户端上 ，这也是把Flex技术使用到数据采集领域的重要原因，也是本系统选择使用Flex技术的主要原因。系统的Web Service设计采用面向服务的SOA设计，这样可以提高系统的反应速度，便于以后对系统的维护。对于软件设计的总体符合门面模式的软件架构，上层直接调用下层的接
9、口，而不是具体的实现，这样有利于软件的扩展和维护。上述调用过程的核心代码如下：/使用Flex的定时器，实现对数据的刷新import flash.utils.Timerprivate function time():voidvar timer:Timer = new Timer(1000); timer.start();timer.addEventListener(TimerEvent.TIMER, onTimer); /设置时间监视器来监听事件 Bindable public var i:int=new int(0); private function onTimer (event:Timer
10、Event) :void DeviceService.GetVersion.send(); /使用Flex调用服务 size /服务器端C#平台调用声明public static System.Char Buffer;public static System.UInt16 Version;DllImport(zlg_dnscan32.dllPublic static extern bool DNS_Version (ref System.Char Buffer,ref System.UInt16 Version, System.UInt32 Size);/DLL方法的调用Bool st=DNS_Version(ref Buffer,ref Version, Size);富客户端的页面如图5图5、富客户端的web页面六、结束语将嵌入式系统采集到的适时温湿度情况数据信息，通过TCP/IP协议经由GPRS网络无线传输到TCP服务器，并上传到Internet。利用RIA模型进行动态调用。本系统体现了通过嵌入式系统使物联网在基于Internet上实现的可行性。
