基于ARM的嵌入式网关设计

基于ARM和uClinux的家庭网关系统
本文以ARM核的32位嵌入式微处理器作为硬件平台，结合无线通信技术，通过移植嵌入式操作系统mClinux，并在其上开发相应的驱动程序、应用程序和嵌入式Web服务器，实现了一个方便、实用的家庭网关。

系统的硬件设计
系统结构及工作原理
家庭网关的系统结构如图1所示,它以三星公司的32位RISC处理器S3C44B0X 为核心，通过外扩存储器(Flash / SDRAM)、蓝牙模块、液晶显示屏、小键盘、以太网接口模块、电话语音控制模块和红外收发模块等来构建硬件平台，并可实现多种控制方式。

图1 家庭网关系统结构图
1) 在本地用键盘及显示器进行控制：系统设有16按键和一块128×32点阵的液晶显示器，便于用户在本地进行状态的设置和查询，如数据查询、电器控制等。

2) 在本地的红外遥控：通过具有自学习功能的红外遥控模块，能实现室内家电的红外遥控。

3) 远程的电话语音控制：这是一种基于公共电话交换网(PSTN)的电话远程控制，用于电话的指令控制，如远程控制家电、电话报警等。

4) 基于Internet的远程控制：采用浏览器端/服务器端结构(B/S结构)，用户可直接用Windows自带的IE浏览器作为客户端程序，以达到随时随地进行远程控制的目的。

无线通信技术是实现家庭网络最理想的技术，它可以省去在家庭内部重新布线的麻烦。

在本家庭网关的设计中，采用蓝牙模块作为无线通信模块与底层的各功能模块相互通讯。

硬件电路组成
本系统的硬件设计主要包括以S3C44B0X嵌入式微处理器为核心所搭建的基本硬件平台，以及蓝牙通信、电话语音控制和红外遥控等模块的硬件设计。

一种基于ARM的嵌入式网关系统设计与实现作者：徐敏来源：《现代电子技术》2009年第12期摘要:针对以太网与CAN现场总线之间互连的需求,提出一种基于ARM的嵌入式网关系统设计与实现,分别从网关硬件系统组成、协议转换流程以及嵌入式Linux下CAN设备驱动程序的开发方法进行分析与设计。

通过软、硬件平台的搭建与测试,实现了以太网与CAN现场总线之间的协议转换,为CAN/Ethernet的互连提供了一种传输速度快、成本低、稳定性高的网关解决方案。

关键词:网关设计;CAN总线;协议转换;驱动程序中图分类号:TP393文献标识码:B文章编号:1004-373X(2009)12-131-03Design and Realization of Embedded Gateway System Based on ARMXU Min(Xiamen University of Technology,Xiamen,361024,China)Abstract:For the demands of interconnection between Ethernet and CAN fieldbus,ARM-based embedded gateway system is designed and implemented.Analysis and design are carried on respectively from the structure of gateway hardware systems,the processes of protocol transitions and development method of CAN device drivers under the embedded Linux.The protocol conversion between Ethernet and CAN fieldbus is achieved through the build and test of the hardware and software platform.In this paper,a gateway solution for the interconnection of CAN/Ethernet is provided with rapid-transmission,low- cost and high-stability.Keywords:gateway design;CAN Bus;protocol conversion;driver program0 引言CAN (Controller Area Network)为控制器局域网络,CAN总线规范已经被国际标准化组织制订为国际标准ISO11898,并得到众多半导体器件厂商的支持,推出各种集成有CAN协议的产品。

一种基于ARM的嵌入式网关系统设计与实现CAN(Controller Area Network)为控制器局域网络，CAN规范已经被国际标准化组织制订为国际标准ISO11898，并得到众多器件厂商的支持，推出各种集成有CAN协议的产品。

CAN属于总线式串行通信网络，因为其采纳了许多新技术和独特的设计，低成本、高牢靠性、实时性、灵便性、抗干扰能力强等特点，已被广泛应用于各个控制系统中。

在、自动控制、电力系统等领域，具有无可比拟的优越性。

以太网以其通信数据量大、传输速度快、开放性好、成本低等优点，弥补了现场总线通信速率低的缺陷，成为现阶段信息网络应用最广的局域网技术。

用以太网挺直进入工业控制领域，目前还存在一些问题，以太网的媒体拜访方式CSDA／CD不能保证网络传输确实定性和实时性，不能满足工业现场恶劣环境的要求。

将以太网引入工业测控领域，通过与现场总线(CAN BUS)分工合作，构成两种异构网络结构，将高效的以太网和低速的现场总线相结合，解决大规模测控系统实时性和牢靠性冲突，提高囫囵系统的工作效率。

两种异构网络的互连，需要用网关实现。

CAN／Ethernet网关设计的主要任务是协议转换，要求数据解析正确完整，同时响应快速、耗时低、实时性和平安性好。

基于RISC架构的微处理器命令执行效率高，软件操作平台易于建设，同时具备丰盛的外围扩展，能满足实时多任务要求。

用法ARM技术构造以太网与CAN现场总线协议转换网关是一种高效可行的计划。

1 网关硬件系统组成网关的主要功能是举行以太网数据报文与CAN数据帧之间的协议转换，实现以太网与CAN总线的互联。

系统的硬件组成包括CAN总线接口设计和以太网接口设计，1所示。

是Samsung公司推出的一款低价位、低功耗、高性能的32位RISC嵌入式处理器。

该芯片采纳ARM920T内核，5级流水线和哈佛结构，工作频率高达266 MHz，运行速度可达1．1 。

S3C2410提供了丰盛的内第1页共5页。

基于 ARM 与 ZigBee 的嵌入式无线传感器网络网关的设计房好帅李楠王慧娟(北华航天工业学院计算机科学与工程系 , 河北廊坊 065000摘要 :针对 ZigBee 无线传感器网络与传统 Internet 网络之间进行数据交换的需求 , 设计实现了一种嵌入式网关 , 采用 S3C2440A ARM 芯片与 CC2431ZigBee 芯片作为核心 , 扩展多个功能模块构成硬件平台 , 软件方面移植 Linux 作为嵌入式操作系统 , L ighttpd 作为嵌入式 W eb 服务器 , Sqlite 作为嵌入式数据库 , 通过CGI 技术实现用户与嵌入式 Web 服务器之间的数据交互 , 网关节点中的S3C2440A 芯片与 Sink 节点的 CC2431芯片之间采用串口进行通信 , 具有无线传感器网络的数据管理、存储及远程查询的功能 , 从而实现了传统 Internet 协议网络与 Z igBee 协议无线网络之间的数据交换。

关键词 :无线传感器网络 ; 网关 ; A RM ; ZigBee; CG I中图分类号 :T P393. 05 文献标识码 :A 文章编号 :1673-7938(2010 03-0023-04基金项目 :北华航天工业学院科研基金项目 (KY 2008 10 收稿日期 :2009-12-290 引言无线传感器网络 (Wireless Sensor Netw ork, WSN 就是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成 , 通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统 , 其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息。

无线传感器网络在实际使用时 , 很多情况下用户需要进行有关节点数据的查询和控制 , 故需要通过网关设备接入外部网络 , 通常是传统的 Internet 协议网络如通过 H ttp 协议 , 提供用户对无线传感器网络的远程访问 , 网关节点的作用如图 1所示。

基于ARM的单芯片嵌入式网关设计
任强;程新明;徐洞成;戴喻
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2009(025)005
【摘要】为实现PROFIBUS-DP/FMS现场总线与以太网的互连.提出了一种单芯片的嵌入式网关设计方案.采用基于ARMCorrex-M3的LM3S6916微处理器,在其上移植了μC/OS-Ⅱ操作系统和lwIP网络协议栈.该网关成本低廉,经实验表明,它工作稳定,可靠性高.
【总页数】3页(P117-118,87)
【作者】任强;程新明;徐洞成;戴喻
【作者单位】空军雷达学院研究生管理大队,湖北,武汉,4300149;空军雷达学院信息与指挥自动化系,湖北,武汉,4300149;空军雷达学院研究生管理大队,湖北,武汉,4300149;空军雷达学院研究生管理大队,湖北,武汉,4300149
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.03
【相关文献】
1.基于ARM和Linux的嵌入式网关的设计与实现 [J], 马新涛;李洪平
2.基于ARM的单芯片CAN总线中继器设计 [J], 戴敏;曹杰
3.一种基于ARM的嵌入式网关系统设计与实现 [J], 徐敏
4.基于ARM的嵌入式网关设计 [J], 李晓鹏;王民慧
5.基于ARM9嵌入式网关的设计 [J], 吴常明;苏小龙
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基于ARM9的嵌入式车载网关的软硬件系统设计Designt of Embedded Car Gateway Software and Hardware System Based on ARM9 （吉林大学计算机科学与技术学院，符号计算与知识工程教育部重点实验室）秦贵和 宋益青 李宝玲 Qin Guihe Song Yiqing Li Baoling 摘要：介绍了一种基于ARM9的嵌入式车载网关的软硬件系统设计，简要阐述了车载LIN网络，CAN网络与互联网通过该网关的连接方案，详细介绍了基于AMR9和Linux环境下的LIN 协议编程、CAN设备驱动程序开发、网络编程,该研究对将来智能网络汽车的广泛应用有着重要而现实的意义.关键词：网关; CAN; 嵌入式; ARM中图分类号:TP273＋.5 文献标示码：A文章编号：Abstract：The design of embedded car gateway software and hardware system based on ARM9 is introduced in this paper, The plan which connects LIN Network and CAN Network with Internet by the gateway is described in brief, The programming of LIN protocol 、the development of CAN equipment driver 、socket programming based on ARM9 and Linux is detailedly presented. This study is of important and practical significance to the realization and application of intelligent nectar in the future. Keywords：gateway; CAN ;Embedded; ARM1 引言伴随着中国经济的发展，在汽车和互联网日益普及的今天，有很多汽车厂商提出了网络汽车的概念，世界很多知名汽车厂商也推出了很多基于网络的概念车，汽车不单纯是一个交通工具，而是一个集交通、娱乐、通讯、办公于一体的工具，其组成具体包括：1，发动机和动力传动集中控制系统，2，底盘综合控制和安全系统，3，智能车身电子系统，4,通讯与信息、娱乐系统，这种网络汽车的优越性具体表现在：1,便于与外界实时沟通，2，娱乐性更强，3，可以进行在线故障查询和诊断，查找故障更容易，4，可以通过互联网进行远程控制，安全性更高。

文章编号：1'001-9944(2013)09-0029-04基于A R M的嵌入式工业无线网关的设计天津比利科技发展有限公司摘要：为了实现工业以太网与Zigbee无线局域网数据间的交互，该文提出了一种基于ARM嵌入式平台的Zigbee无线网关的设计方案。

网关的硬件平台采用ATMAL公司的ARM9处理器AT91SAM9G20作为核心处理器，以TI公司的处理器CC2530F256作为无线数据收发器。

核心处理器移植Linux内核，无线数据收发器移植Z-Stack协议栈，以多线程处理的方式实现网间实时数据的交互。

关键词：Zigbee;Ethernet;网关；AT91SAM9G20;Li nux;CC2530;Z-Stack中图分类号：TP212文献标志码：ADesign of Embedded Industrial Wireless Gateway Based on ARMLI Meng,YANG Bin,CHEN Wei-kun,LIU Meng(Tianjin Instruments Group Co.,Ltd.,Tianjin300384,China)Abstract:This paper describes the design of an embedded industrial wireless gateway based on ARM platform,in order to realize the communication between industrial Ethemet and Zigbee wireless area network.The Gateway platform takes At-mel's ARM9-AT91SAM9G20as the hardware platform,which was embedded Linux inner core,and uses TI's CC2530F256as wireless data transceiver by embedding Z-Stack protocol.In manner of multithread processing,this design satisfies thedata exchange between different networks.Key words:Zigbee;Ethernet;gateway;AT91SAM9G20;Linux;CC2530;Z-Stack工业以太网技术与工业无线通信技术是目前工业自动化领域的研究热点，若将两门技术有效结合，既能保证以太网通信的实时性和信息共享，又能将工厂中难以布线的传感器和控制器采用无线入网的方式进行网络监控，作为以太网的补充和延伸，这样大大加强了作业管理，并降低了成本[1】。

基于ARM S3C2410的嵌入式ZigBee网关设计郭洪;张世娟【摘要】In order to realize data exchange between ZigBee wireless sensor network and Internet. This paper designs and realizations an embedded gateway of ZigBee based on ARM S3C2410 processor. The system adopts ARM9 S3C2410 and ZigBee CC2530 as the core hardware, then extending multiple function module to constitute a hardware platform. Base on the system WinCE6.0 as embedded operating system, application programs were designed to construct ZigBee embedded gateway system. Test showed that the system achieves the data exchange function between ZigBee wireless networks and Internet. The gateway has low cost, high reliability, and is easy to expand.%为实现ZigBee无线传感器网络与Intemet 之间的数据交换,设计实现了一个基于ARM S3C2410处理器的嵌入式ZigBee网关.系统以ARM9处理器芯片S3C2410与ZigBee CC2530芯片为核心,外部扩展多个功能模块组成硬件平台.在移植嵌入式操作系统WinCE6.0的基础上,开发设计了相应应用程序来构建ZigBee嵌入式网关系统.测试结果表明:该网关系统实现了Internet与ZigBee无线传感器网络之间数据的交换；具有成本低、稳定性强、易于推广等特点.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2012(030)008【总页数】4页(P1072-1075)【关键词】ZigBee;无线传感器网络;ARM S3C2410;网关;WinCE6.0【作者】郭洪;张世娟【作者单位】中国电子科技集团公司第二十七研究所,郑州450047;河南省科学自动化工程技术研究中心,郑州450008【正文语种】中文【中图分类】TP393无线传感器网络[1]Wireless Sensor Network，WSN）是由大量体积小、成本相对低廉，具有无线通信与处理能力的传感器节点组成的无线网络，其功能为各传感器节点协同感知、采集和处理观测区域内感知对象的信息，采集的信息经初步处理和汇聚后传送给用户；其中传感器节点一般由传感模块、处理模块、无线收发模块和电源模块等部分组成.因此，与其他传统网络相比，无线传感器网络具有低功耗、自组织网络、高可扩充性等特性，在工农业领域具有广阔的应用前景.成TCP/IP数据包，再由S3C2410网关将数据通过Internet以Web形式供远程终端PC用户远程监控，远程用户可对ZigBeeZigBee技术是建立在IEEE 802.15.4之上的全球性无线通信标准，随着它的应用，ZigBee技术无疑是WSN组网的首选技术之一.图1为ZigBee无线传感器网络系统结构.在图中S3C2410网关在整个系统中起着枢纽的作用，是该网络的控制中心，提供数据处理传输与网络维护等功能，负责ZigBee网络和Internet的双向数据交换通信.ZigBee网络采集的数据通过Sink节点由S3C2410网关对数据处理封装网络的传感器节点进行数据采集参数的设定，同时实现对采集数据进行存储和数据库数据查询，便于监测区域内数据信息的观测与分析.网关[2]是建立在传输层基础以上的网络协议转换器，连接两个或两个以上独立的网络，实现无线传感器网络与Internet或GPRS等网络间协议的相互转换，可互联广域网或局域网.此外网关还具备传感器节点管理功能，通过发送指令了解各传感器节点信息，实现远程控制功能.系统采用基于ARM9微处理器S3C2410作为网关核心芯片.系统网关采用三层结构设计，由感知层、软件层与应用层组成，如图2所示.感知层主要有ZigBee网关硬件组成，实现信息捕获、采集等功能.软件层实现嵌入式网关移植WinCE6.0操作系统；同时，嵌入式网关移植的TCP/IP协议栈和ZigBee协议栈，实现ZigBee无线传感器网络和Internet网络间相互通信；软件层封装的一部分API函数可供应用层调用.应用层主要由用户定义的应用程序组成，用户可使用软件层封装的API函数做进一步相关程序扩充.2.1 网关节点嵌入式网关结点硬件结构如图3所示，主CPU采用基于ARM920T内核的Samsung公司的微处理器S3C2410芯片，外部扩展存储器、LCD接口、Internet接口、JTAG接口等组成硬件平台.2.1.1 微处理器S3C2410微处理器S3C2410[3-5]为嵌入式网关系统的中央CPU，主要完成数据逻辑运算，外围扩展了一系列接口与设备控制器.S3C2410是基于ARM 920T内核与0.18μm CMOS标准单元的32 bit的RISC微处理器，采用五级流水线与数据地址总线分离的哈佛体系结构.ARM 920T具有全功能指令、数据Cache与MMU以及AMBA总线接口.S3C2410工作频率达到203 MHz，具有16 kB数据缓存与16 kB指令缓存；主要应用于嵌入式设备、成本敏感或应用环境较好的网络设备产品.2.1.2 存储设备片外存储模块包括SDRAM与FLASH.SDRAM主要用来存放程序与系统采集到的数据.在设计SDRAM时，需要考虑存储器的容量、速度和电压等因素.由于S3C2410是32 bit微处理器，工作电压3.3V，且嵌入式网关采用WinCE操作系统，为发挥其性能，SDRAM选用2片HYNIX公司16 bit HY57V561620CT-H芯片组成.FLASH充当外部存储设备，主要存放程序代码，它与SDRAM相比具有可靠性高、成本低等特性.由于S3C2410芯片集成NAND FLASH控制器，且NAND FLASH 可加载执行引导程序，在NAND FLASH上程序的前4 kB数据自动加载到SDRAM缓冲区被微处理器执行.NAND FLASH选用Samsung公司的64 MK9F1208U0A芯片.2.1.3 LCD触摸显示模块为满足嵌入式系统工作状态和数据的显示，系统需设计一个LCD触摸显示模块.该模块选用夏普公司生产的8.4英寸TFT的LQ084V1DG21芯片，分辨率640×480.2.1.4 JTAG调试接口 JTAG（Joint Test Action Group）是一种片上调试接口，主要应用于电路边界测试扫描与可编程芯片上的实时系统在线编程，例如程序在芯片上的烧写、调试等都使用到JTAG调试工具.而ARM的JTAG调试结构主要包括三部分：调试主机、协议转换器、调试目标机.JTAG调试的目标程序在调试目标机上执行，仿真结果与实际硬件环境运行几乎一致，逐渐成为一种比较热门的调试方式.2.1.5 以太网接口 S3C2410集成了以太网接口，系统选用Realtek公司的RTL8201BL网卡芯片，它具有一个媒体独立接口或串行网络接口，是一种单端口收发器.RTL8201BL包括物理层的介质连接设备、编码子层、10Base-Tx编解码、双绞线的媒介子层和访问单元，并实现了10/100 M以太网物理层的全部功能.2.2 ZigBee无线通信模块ZigBee无线通信模块选用CC2530，它是TI公司针对2.4 GHz ISM频带推出的ZigBee新一代芯片，应用于嵌入式片上系统，支持IEEE 802.15.4、ZigBeeRF4CE和ZigBee PRO标准.其内部集成了工业标准增强型8051微处理器（MCU）内核和高性能射频（RF）收发器.它比上一代CC2430芯片，提供改进了的RF性能，强大的地址识别和数据包处理引擎，能良好的匹配RF前端，多达256 kB FLASH ROM以支持更大的应用.工作电压2.0~3.6 V，工作温度-40~+125℃；具有3种电源供电模式；硬件支持CSMA/CA功能，支持精确数字化RSSI/LQI与5通道DMA功能；同时具有电池监测与温度感测功能.CC2530可应用于工业控制、家庭/楼宇自动化、照明系统、医疗保健系统等领域.3.1 嵌入式网关平台系统移植3.1.1 WinCE开发流程为方便使用，嵌入式网关采用抢先式多任务的WinCE6.0嵌入式操作系统[6-8].在WinCE6.0中Platform Builder 6.0不再是单独的发行工具，作为一个插件集成在Visual 2005里面，开发人员可以利用这个插件构建BSP包，完成嵌入式操作系统的定制、编译与运行调试，还可在此环境上开发设备驱动、应用程序等.基于WinCE6.0操作系统的定制分为3个过程：首先，基于S3C2410芯片网关硬件平台定制BSP包；其次，利用Platform Builder 6.0选择组件构建操作系统并导出SDK；最后，在SDK的支撑下开发应用程序.3.1.2 BSP开发流程创建BSP包[9]是WinCE操作系统平台的主要部分，基于S3C2410网关硬件平台定制BSP包主要包括Boot-loader和OAL.1）创建Boot-loader.Boot-loader是嵌入式操作系统内核运行前加载到目标平台ROM或FLASH的一段独立程序，这段程序可完成嵌入式硬件设备的初始化，内核镜像通讯和调试通道的建立等；目的是把操作系统引导到一个理想工作状态，为调用系统内核做好准备，通过JTAG烧写工具把Boot-loader烧写到目标平台上. 2）创建OAL.OAL最终被链接到内核映像文件，它主要完成硬件初始化与管理.OAL位于系统WinCE内核与硬件设备间的抽象代码，完成串行接口、网卡接口、计时器等硬件设备的初始化，在系统定制过程中被编译为OAL.Lib库文件，与系统其他库文件统一链接为NK.exe可执行文件.3.2 ZigBee网关程序设计系统采用树型络拓扑结构组建网络，网关负责ZigBee无线传感器网络的建立与监听各个树簇网络，ZigBee网关程序设计如图4所示.首先系统上初始化网关和ZigBee节点，ZigBee节点在随机时间内发出入网请求加入网络.网关对所有ZigBee节点的物理地址与网络地址进行统一控制管理，并建立地址映射表；网关经串口与Sink节点建立通信，ZigBee无线传感器网络采集的数据经过ZigBee协议解包封装成TCP/IP协议报文送给服务器端；当服务器端发出控制指令，网关则对TCP/IP协议解包，将封装的ZigBee协议数据包经串口传送到Sink节点.ZigBee网关程序用嵌入式VC++进行编写，其中设计的程序最重要的类实现有：串口EGSeries类实现网关节点与Sink节点的串行通信；采集数据显示DBSQLite3类实现SQLite3数据库[10]的数据插入、删除、查询显示等功能；PCClient类实现与终端PC连接通信.3.3 ZigBee采集节点程序设计ZigBee采集节点实现数据的实时采集[11-12]，以一定的数据结构通过Sink节点串行端口传送到网关.ZigBee采集节点初始化后，设定网络节点入网参数，把16 bit网络地址传回至网关，ZigBee采集节点监听采集数据命令，若有则打开串行通信端口把采集的数据传送给网关并接着监听信道.系统数据的无线接收采用低功耗高性能的CC2530无线通信模块，在数据接收模式下，通过FIFO中断接收数据包，CC2530自动应答，一些不合法的数据和RXFIFO缓冲溢出会被FIFO中断服务处理掉；在数据发送模式下，IEEE 802.15.4媒介对数据进行控制，并向网络地址发送数据包.网络实时性能的测试主要从终端PC用户发出请求指令到嵌入式S3C2410网关的WebServer响应终端请求的时间间隔.系统采用Sniffer Pro工具完成网络实时性能测试.实时测试方法如下：在子网内连续点击该网关IP地址，同时采用Sniffer 工具的ART对访问的执行时间进行测量，重复40组数据.测试结果表明，系统平均响应时间11 ms；系统在正常操作情况下，采集数据的查询与控制操作准确率达到100%；在非正常操作情况下，也具有一定的稳定性，系统死机率仅为0.5%.由于网关采用了高性能、低功耗的ARM9微处理器S3C2410和嵌入式操作系统WinCE6.0，所以系统具有良好实时性、稳定性与可靠性，能够满足系统实时性能指标.系统利用低功耗ARM9微处理器S3C2410芯片与ZigBee技术设计的嵌入式无线传感器网络网关监控系统，以其体积小、功耗低、可长时间连续工作与工作性能稳定等特性得到了广泛认可.同时嵌入式网关设备扩展了丰富的外围接口设备，可将采集的位置、环境等参数通过Internet传送给终端PC用户，实现远程监控.该网关具有低成本、低功耗、高可靠性与高抗干扰能力等特性，可方便地应用于现代工农业监测领域.【相关文献】［1］李长锋，滕国库，常闯．基于ZigBee的无线传感网络网关的设计［J］．计算机与数字工程，2011，39（7）：150－153．［2］黄庆南，李克俭，曾文波．葡萄园环境参数监测的 WSN 网关设计［J］．安徽农业科学，2011，39（21）：13100－13102．［3］胡鸿豪，林程，宋丽平．基于S3C2410的ZIGBEE无线传感器网络网关的设计［J］．大众科技，2008（12）：67－68．［4］崔光照，陈富强，张海霞．基于 ARM9 的无线传感器网络网关节点设计［J］．电子技术应用，2008，34（11）：115－118．［5］张萍，靳嵩，崔光照，等．基于S3C2410的ZigBee网络测控系统的设计［J］．计算机测量与控制，2010，18（8）：1742－1740．［6］龚尧飞，徐洪波，金静．嵌入式移动Web服务器系统［J］．计算机工程与设计，2010，31（24）：5204－5207．［7］孙艳，王思彤，殷庆铎，等．电力营销智能手持终端的通信设计［J］．电测与仪表，2010，47：110－113．［8］余前金，李力．基于Arm2440的塔机数据采集系统的研究［J］．硅谷，2011（1）：49．［9］刘友旗．智能电力抄表系统集中器的设计与实现［J］．贵州大学学报：自然科学版，2010，27（6）：86－91．［10］杨辉，刘海龙，高子洁．基于 ARM9 及 WinCE6．0 的塔机安全监控系统［J］．计算机测量与控制，2012，20（1）：78－80．［11］王辉，翟超，薛路，等．ZigBee高密度节点通信性能测试实验［J］．机械与电子，2009（5）：40－42．［12］郑夕健，宋争艳，谢正义，等．基于ZigBee的塔机群控无线通信系统实验研究［J］．机械工程与自动化，2010（5）：1－3．。

基于ARM的数据网关设计摘要：本文提出了一种基于arm的嵌入式数据网关设计方案，主要包括网关的硬件构成，网关通信接口的工作原理和电路的设计，以及网关的串行通信接口与以太网通信接口之间的协议转换。

该方案能够提高数据传输能力，从而能够实现对现场设备的实时监控和管理。

关键词：网关；嵌入式；以太网；协议转换；rs485/232中图分类号：tp393文献标识码：a文章编号：1009-0118（2013）01-0264-01一、嵌入式数据网关结构嵌入式数据网关的总体结构可简化为硬件层和软件层两部分。

硬件层主要由arm主控芯片和外围接口电路组成。

软件层主要由实时操作系统构成，如可以采用嵌入式μclinux操作系统。

嵌入式数据网关主要实现串口协议到以太网协议之间的转换，如从rs485协议到tcp/ip协议的转换。

这样就可以将轻型网络接入internet，从而实现远程的监视和控制等。

嵌入式数据网关的工作原理：网关处理器s3c44b0x首先将网卡的ip地址和物理地址存在flash中，网关复位后首先调取这些数据以初始化网络。

当有数据从rj45过来，嵌入式数据网关对数据包类型进行分析。

若是ip数据包，且传输层使用tcp协议并且端口正确，则认为数据包正确，并对数据进行解包；若是arp数据包，则程序转入arp处理程序。

与此相反，当网关从用户接口收到用户的工作数据，则将其按tcp协议格式打包，通过网卡芯片将ip包传送到internet中，嵌入式网关主要处理协议的网络层和传输层，链路层主要由网络芯片完成。

二、通信接口模块设计（一）串行接口电路设计串口部分设计使用了2路uart，由于起始电平的不同，需要进行电平转换。

其中，一路通过电平转换芯片max232把3.3v的逻辑电平转换为rs232-c的逻辑电平，并进行传输。

实现arm与pc机之间的通信，通过超级终端可在pc机上进行调试；另一路串行接口使用max485进行电平转换，实现从rs485上接收现场总线发送的信息。