基于ARM的物联网多网互联网关的设计与实现.docx

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基于ARM的物联网多网互联网关的设计与实现

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王智群

摘要：物联网网关是连接感知层和网络层的桥梁，是沟通物联网与目前流行网络的纽带。文章设计的一种基于ARM的物联网多网互联网关，将Zigbee无线传感器网络与Wi-Fi网络、以太网络进行互连，实现对Zigbee网络节点的控制。该网关硬件方面以ARM9系列S3C6410为主控芯片，采用模块化的设计思路，分别搭建了相应的外围功能模块；软件方面，通过移植Linux嵌入式操作系统以及编写协议转换程序，实现了网络的互联，通过搭建Web服务器，设计应用通信协议及编写CGI网关应用程序，实现了对网关的控制与管理。经测试，该网关性能稳定，实现了三网间的数据通信。

关键词：网关；ZigBee；Wi-Fi；以太网；互联

TP391文献标志码：A：1006-8228（2016）08-28-03

Abstract：TheInternetofThingsgatewayisabridgewhichconnectstheperceptuallayerandthenetworklayer，anditisthelinkbetweenIoTandcurrentpopularnetworks.Inthisarticle，akindofIoTmulti-networkgatewaybasedonARMisdesignedtoconnectZigBeeNetworkwithWi-FinetworkorEthernet，andrealizethecontroltotheZigBeenodes.Inthehardware，ARM9seriesS3C6410isusedasthemaincontrolchipofthegatewayandthecorrespondingperipheralfunctionalmodulesaresetupbyusingthemodulardesignconcept；inthesoftware，thegatewayachievesinterconnectionofnetworksbytransplantingembeddedLinuxoperatingsystemanddevelopingprotocolconversingprograms.AndbybuildingWebserver，designingapplicationcommunicationprotocolandprogrammingCGIgatewayapplication，thecontrolandmanagementofthegatewayarerealized.Accordingtothetest，thisgatewayisstable，andthedatacommunicationbetweenthethreenetworksisimplemented.

Keywords：gateway；Zigbee；Wi-Fi；Ethernet；interconnection

0引言

传感网是物联网感知层的主要应用技术，也是物联网的支撑技术。而无线传感器网络（WSN）是传感网中的重要组成部分，在目前的WSN中，ZigBee凭着其低功耗、低速率、低成本、高安全性等诸多特性在WSN中广泛应用[1-3]。由于当前通信网络种类比较多，各种网络之间存在较大的差异[4]，要将这些异构网络融合起来，必须要使用网关设备将其互联，网关就是建立在网络层之上的协议转化器，可实现不同子网的信息交换与通信。由于目前以太网与Wi-Fi网络在现实生活中广泛使用，所以将ZigBee网络与以太网或Wi-Fi网络连接起来具有重要的现实意义。

本文设计的网关用于ZigBee网络与Wi-Fi网络及以太网通信，该网关接受ZigBee网络传送过来的信号，在ARM处理器控制处理下，分发到以太网及Wi-Fi网络中；同时该网关也可以接受来自以太网和Wi-Fi网络的控制信息，完成对ZigBee网络设备的控制。本文设计的网关设备在应用中的作用如图1所示，对于物联网来说，它是连接无线传感网络或互联网或其他智能设备（如手机、掌上电脑IPAD）的桥梁[5]。

1网关硬件设计

本文设计的网关硬件结构如图2所示。网关采用三星公司ARM9微处器S3C6410做主控芯片，芯片上集成的U