一種基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的制作方法
【專利摘要】基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，它涉及ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)絡(luò)。它包含：它包含ARM9CPU(1)、ZigBee模塊(2)、LED顯示模塊(3)、RS232接口(4)、以太網(wǎng)接口(5)、3G模塊(6)、藍牙模塊(7)、電源模塊(8)、指示燈模塊(9)，ARM9CPU(1)分別與ZigBee模塊(2)、LED顯示模塊(3)、RS232接口(4)、以太網(wǎng)接口(5)、3G模塊(6)、藍牙模塊(7)、電源模塊(8)、指示燈模塊(9)相連。能與ZigBee無線傳感終端網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點進行通信,同時控制、協(xié)調(diào)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)間的通信；能通過以太網(wǎng)接口與計算機實現(xiàn)有線通信。
【專利說明】—種基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明專利涉及物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。
[0002]【背景技術(shù)】:
物聯(lián)網(wǎng)既是信息技術(shù)發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物.也是經(jīng)濟社會發(fā)展到一定階段的新要求，因此受到全世界關(guān)注是一種必然。我國
已經(jīng)具備物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的政策、經(jīng)濟和技術(shù)環(huán)境。微型傳感器、超高頻芯片、云計算和信息安全等將成為技術(shù)發(fā)展重點。基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)能夠完成物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同智能感知節(jié)點子網(wǎng)間的信息匯聚、交換和通信，并實現(xiàn)對智能感知節(jié)點的遠程控制、管理與維護功能。整個網(wǎng)關(guān)結(jié)合ZigBee和以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸體系，包括ZigBee網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)絡(luò)兩部分。網(wǎng)關(guān)是建立在傳輸層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，連接ZigBee網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)兩個相互獨立的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)點在整個無線網(wǎng)絡(luò)中具有唯一性，所有無線節(jié)點數(shù)據(jù)均發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，并由其進行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換，提取出有效信息數(shù)據(jù)重新封轉(zhuǎn)成TCP/IP數(shù)據(jù)包后發(fā)送給以太網(wǎng)；反之，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)也需由網(wǎng)關(guān)進行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換后，才發(fā)送給ZigBee網(wǎng)絡(luò)?？傊?，基于ZigBee嵌入式網(wǎng)關(guān)是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的中轉(zhuǎn)站。一般網(wǎng)關(guān)采用由硬件層、軟件層和應(yīng)用層構(gòu)成模塊化的分層設(shè)計方案，基于Linux操作系統(tǒng)本身的開放性、多用戶、多任務(wù)和多線程、豐富的網(wǎng)絡(luò)功能、良好的可移植性等優(yōu)點，采用ARM9處理器加上Linux操作系統(tǒng)來設(shè)計ZigBee與TCP/IP間通信的網(wǎng)關(guān)。嵌入式系統(tǒng)與ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以更好地控制網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞。
[0003]發(fā)明專利內(nèi)容:
本發(fā)明專利的目的是提供一種新型的基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，它能與ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點進行通信，同時控制、協(xié)調(diào)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)間的通信；能通過以太網(wǎng)接口與計算機實現(xiàn)有線通信；實現(xiàn)支持ZigBee通信的底層驅(qū)動程序協(xié)議棧；具備與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的新節(jié)點建立動態(tài)鏈接的能力。
[0004]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明專利是采用以下技術(shù)方案:它包含ARM9CPUl、ZigBee模塊2、LED顯示模塊3、RS232接口 4、以太網(wǎng)接口 5、3G模塊6、藍牙模塊7、電源模塊8、指示燈模塊9，ARM9CPU1分別與ZigBee模塊2、LED顯示模塊3、RS232接口4、以太網(wǎng)接口 5、3G模塊6、藍牙模塊7、電源模塊8、指示燈模塊9相連。
[0005]本發(fā)明專利由ZigBee模塊2與ZigBee無線傳感終端自組網(wǎng)，形成無線通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)ARM9處理后，傳輸給3G模塊，然后通過撥號進入電信網(wǎng)絡(luò)，采用socket網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)向上位機傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、存庫以及應(yīng)用。LED顯示模塊3可顯示采集的數(shù)據(jù)、當前的時間等信息。RS232接口 4可實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的收發(fā)。以太網(wǎng)接口 5用于與本地PC機相連，進行配置。藍牙模塊7采用的是插拔形式，當需要使用藍牙功能時，可插入藍牙模塊，并進行相關(guān)配置，即可使用。電源模塊8采用220V交流電壓逆變器，采用三線制，具有接地保護功能。指示燈模塊9包括電源狀態(tài)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、3G通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、system狀態(tài)以及與ZigBee無線傳感終端組網(wǎng)狀態(tài)指示燈，用于工作狀態(tài)指示。采用WDT看門狗設(shè)計，保證系統(tǒng)穩(wěn)定，完備的防掉線機制，保證數(shù)據(jù)終端永遠在線。
[0006]本發(fā)明專利基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通過web方式以固定計算機或者移動通訊方式和中心服務(wù)器進行配置。
[0007]本發(fā)明專利的網(wǎng)絡(luò)形成過程為:基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上電后，ZigBee協(xié)議棧各層首先進行初始化，然后通過網(wǎng)絡(luò)請求來啟動一個新的網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)開始時，網(wǎng)絡(luò)層管理實體將請求MAC子層對信道進行掃描，網(wǎng)絡(luò)層管理實體將根據(jù)信道量測量值對信道進行一個遞增排序，拋棄能量值超過可允許能量值的信道，保留可允許能量值內(nèi)的信道等待進一步處理，接著網(wǎng)絡(luò)層管理實體通過審查返回的PAN描述符列表，確定一個用于建立新網(wǎng)絡(luò)的信道。找到合適的信道后，為這個新的網(wǎng)絡(luò)選擇一個域網(wǎng)標識符(PANID)。PANID可由網(wǎng)絡(luò)形成請求時指定，也可以隨機選擇一個PANID (除廣播PANID固定為OxFFFF外)，PANID在所選信道中應(yīng)該是唯一的。PANID —旦選定，無線網(wǎng)關(guān)將選擇16位網(wǎng)絡(luò)地址0x0000作為自身短地址，同時進行相關(guān)設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置好后，網(wǎng)絡(luò)層管理實體通知MAC層啟動并運行新網(wǎng)絡(luò)，上層協(xié)調(diào)器初始化狀態(tài)，只有ZigBee協(xié)調(diào)器或路由器才能設(shè)置節(jié)點處于允許設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)管理層管理實體通過設(shè)置MAC層PIB屬性，可允許設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點通過請求MAC關(guān)聯(lián)加入網(wǎng)絡(luò)。
[0008]本發(fā)明專利能與ZigBee無線傳感終端網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點進行通信，同時控制、協(xié)調(diào)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)間的通信；能通過以太網(wǎng)接口與計算機實現(xiàn)有線通信；支持VPN、防火墻、NAT、DMZ主機功能，支持TCP/IP、UDP、FTP、HHTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
[0009]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明專利的結(jié)構(gòu)示意圖，
【具體實施方式】:
參看圖1，本發(fā)明專利采用以下技術(shù)方案:它包含ARM9CPUl、ZigBee模塊2、LED顯示模塊3、RS232接口 4、以太網(wǎng)接口 5、3G模塊6、藍牙模塊7、電源模塊8、指示燈模塊9，ARM9CPU1分別與ZigBee模塊2、LED顯示模塊3、RS232接口 4、以太網(wǎng)接口 5、3G模塊6、藍牙模塊7、電源模塊8、指示燈模塊9相連。
[0010]本發(fā)明專利由ZigBee模塊2與ZigBee無線傳感終端自組網(wǎng)，形成無線通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)ARM9處理后，傳輸給3G模塊，然后通過撥號進入電信網(wǎng)絡(luò)，采用socket網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)向上位機傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、存庫以及應(yīng)用。LED顯示模塊3可顯示采集的數(shù)據(jù)、當前的時間等信息。RS232接口 4可實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的收發(fā)。以太網(wǎng)接口 5用于與本地PC機相連，進行配置。藍牙模塊7采用的是插拔形式，當需要使用藍牙功能時，可插入藍牙模塊，并進行相關(guān)配置，即可使用。電源模塊8采用220V交流電壓逆變器，采用三線制，具有接地保護功能。指示燈模塊9包括電源狀態(tài)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、3G通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、system狀態(tài)以及與ZigBee無線傳感終端組網(wǎng)狀態(tài)指示燈，用于工作狀態(tài)指示。采用WDT看門狗設(shè)計，保證系統(tǒng)穩(wěn)定，完備的防掉線機制，保證數(shù)據(jù)終端永遠在線。
[0011]所述的基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通過web方式以固定計算機或者移動通訊方式和中心服務(wù)器進行配置。
[0012]本發(fā)明專利的網(wǎng)絡(luò)形成過程為:基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上電后，ZigBee協(xié)議棧各層首先進行初始化，然后通過網(wǎng)絡(luò)請求來啟動一個新的網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)開始時，網(wǎng)絡(luò)層管理實體將請求MAC子層對信道進行掃描，網(wǎng)絡(luò)層管理實體將根據(jù)信道量測量值對信道進行一個遞增排序，拋棄能量值超過可允許能量值的信道，保留可允許能量值內(nèi)的信道等待進一步處理，接著網(wǎng)絡(luò)層管理實體通過審查返回的PAN描述符列表，確定一個用于建立新網(wǎng)絡(luò)的信道。找到合適的信道后，為這個新的網(wǎng)絡(luò)選擇一個域網(wǎng)標識符(PANID)。PANID可由網(wǎng)絡(luò)形成請求時指定，也可以隨機選擇一個PANID (除廣播PANID固定為OxFFFF外)，PANID在所選信道中應(yīng)該是唯一的。PANID —旦選定，無線網(wǎng)關(guān)將選擇16位網(wǎng)絡(luò)地址0x0000作為自身短地址，同時進行相關(guān)設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置好后，網(wǎng)絡(luò)層管理實體通知MAC層啟動并運行新網(wǎng)絡(luò)，上層協(xié)調(diào)器初始化狀態(tài)，只有ZigBee協(xié)調(diào)器或路由器才能設(shè)置節(jié)點處于允許設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)管理層管理實體通過設(shè)置MAC層PIB屬性，可允許設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點通過請求MAC關(guān)聯(lián)加入網(wǎng)絡(luò)。
[0013]本發(fā)明專利能與ZigBee無線傳感終端網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點進行通信，同時控制、協(xié)調(diào)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)間的通信；能通過以太網(wǎng)接口與計算機實現(xiàn)有線通信；支持VPN、防火墻、NAT、DMZ主機功能，支持TCP/IP、UDP、FTP、HHTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
【權(quán)利要求】
1.基于ZigBee物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于它包含ARM9CPU (I)、ZigBee模塊(2)、LED顯示模塊⑶、RS232接口(4)、以太網(wǎng)接口(5)、3G模塊(6)、藍牙模塊(7)、電源模塊⑶、指示燈模塊(9)，ARM9CPU(1)分別與ZigBee模塊⑵、LED顯示模塊(3)、RS232接口(4)、以太網(wǎng)接口(5)、3G模塊(6)、藍牙模塊(7)、電源模塊(8)、指示燈模塊(9)相連。
【文檔編號】H04W88/16GK104427644SQ201310389071
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:武漢智麟信息技術(shù)有限公司