基于MTK平台的物联网网关设计

发布时间：2020-07-24 05:03

【摘要】：经过多年的推广,物联网技术已较为成熟地运用于智能家居、工业控制、智慧农业、智能物流等实际领域。早在2014年,中国物联网的市场规模就已经达到了6610亿元;2015年则达到了7500亿元,较上一年增长13.46%,同年全球物联网市场规模为0.89万亿美元;2016年中国的市场规模约为9434亿元,同比增长了25.79%,同年全球物联网设备新增连接数也从14年的13.77亿升至19.97亿。工信部预测我国2018年的物联网业务市场规模将达到1.51万亿元。全球的物联网市场规模在2020年将达到1.9万亿美元。目前,物联网产业链日趋完善,相关技术也逐步成熟,围绕于此的商机更是不断涌现,行业潜力迎来了快速的释放,未来爆发指日可待。尽管我国物联网在产业发展、技术研发、标准研制和应用拓展等领域已经取得了一些进展,但我国物联网发展还存在一些瓶颈和制约因素,其中最突出的问题是种类繁多的通信标准之间无法兼容,实际使用场景中也无法把诸多无线应用优势结合到一起,进行互补和融合。本文针对物联通信标准难以统一的问题,通过对物联网以及相关嵌入式技术的研究,提出了一种可兼容多种协议的物联网网关设计方案。所设计的网关可以与目前多种物联网通信技术配合,协同工作,并且可将局部的物联数据接入互联网网络,进而为终端上位机的显示以及数据中心的集中处理提供便利。通过对物联网体系架构以及嵌入式相关技术的研究和分析,基于MTK无线路由平台,在Linux环境下通过嵌入式C的编程实现了物联网网关的基本通信功能,通过Html以及Javascript的编程实现了嵌入式Web配置的功能。具体工作内容主要体现在以下几个方面:其一,分析了物联网的发展现状,研究了各种通信方式的适用场景,从技术升级、社会发展、国家政策三个方面分析了物联网网关研究价值所在。其二,从物联网着手,分析了物联网的网络体系结构,并从物联网的感知层、网络层、应用层分别研究了各层所对应的传感器技术、计算机网络通信技术、云计算等技术,相关的研究工作为网关通信的实现提供了技术参考和理论支持。其三,研究了嵌入式软硬件方案中一些常用技术,所涉及的有硬件设计、Uboot启动,此外还分析了操作系统以及基于操作系统编程中常用的多任务技术和同步互斥技术,确立了硬件设计方案,明确了软件编程的工作重点以及软件实现过程中需要注意的相关细节。其四,基于MTK芯片方案的平台实实现网关功能,实现功能上首先设置了系统工作参数结构体,用来保存各功能的一些参数,这些参数将决定所对应功能的状态以及工作方式;其次实现了参考时钟线程,用来为所有的任务设置一个时钟参考;接着是串口收发,Socket通信的程序设计以及通信数据循环缓冲区程序的编写;最后是Web端的实现,通过Html实现页面,通过Javascript实现页面的逻辑,通过CGI接口实现页面与底层的交互。此外还涉及到了多线程编程以及同步互斥编程。功能实现后的网关具备网络通信以及Wifi通信功能,在此基础上配合其他模块使用可同时兼容蓝牙,Zigbee,SUB-G等物联通信协议。本网关与单一物联网网关相比对网络的兼容性更好,各种协议的数据都可以接入网络,无论是局域网内的数据通信以及多节点管理还是通过云端服务器的远程通信和控制,网关都可以在功能上进行实现。该网关方案的研究和实现工作为突破物联网技术目前的瓶颈,解决各物联通信标准不兼容的问题提供了一定的参考和借鉴。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.44;TN915.05
【图文】：

框图,网关功能,芯片,框图

MTK7688芯片网关功能框图

原理图,引脚,原理图,存储芯片

图 3-2 Flash 引脚原理图研究的具体硬件平台如图 3-3 所示（因为没有 RS 转 232 的数线引出使用），核心板中间的的大芯片是 MTK 的 7688 主芯片为 Flash 存储芯片，具体型号为华邦的 W25Q32。

开发平台,玩游戏

图 3-3 开发平台图的应用场景并不是都如同按键检测这般简单，正如用户在使用还可以处理你的文档，在用手机玩游戏时，后台还可以执行下载中的嵌入式设备常常需要有多任务，实时响应，协调多个外设这就需要操作系统的支持。

【参考文献】