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物联网智能设备控制系统的设计与实现引言近年来，物联网技术在家庭生活、工业生产、医疗保健等方面广泛应用，其中智能设备控制系统是物联网的重要应用之一。
本文将介绍物联网智能设备控制系统的设计与实现。
一、物联网智能设备控制系统的基本架构物联网智能设备控制系统是由智能终端设备、物联网网关、云平台和用户终端组成的系统架构。
其中智能终端设备与用户终端可以通过蓝牙、WIFI等方式进行通讯，物联网网关则负责将智能终端设备的数据上传至云平台。
云平台通过数据分析和处理，将结果反馈给用户终端，用户终端则通过图形界面进行交互、控制。
二、物联网智能设备控制系统的实现流程物联网智能设备控制系统的实现流程主要包括智能终端设备的设计、物联网网关的实现、云平台的搭建和用户终端的开发四个过程。
1. 智能终端设备的设计智能终端设备是物联网智能设备控制系统的核心部分，其主要功能是采集环境数据并控制设备操作。
智能终端设备的设计需要考虑采集传感器数据的方式、采集数据的频率以及数据存储和传输等。
完成智能终端设备的设计后，需要通过专业工具进行验证，并进行实际测试。
2. 物联网网关的实现物联网网关是社交终端设备和云平台之间的桥梁，主要负责智能终端设备的数据上传和云平台对智能终端设备的控制指令传输。
物联网网关需要考虑数据协议、网络通讯、传输安全和数据存储等问题。
常用的物联网网关技术有LoRa、ZigBee、Wi-Fi等，根据具体应用场景选择合适的通信协议。
3. 云平台的搭建云平台是物联网智能设备控制系统的数据处理和存储平台，主要分为数据采集、数据存储、数据分析和控制指令下发四个模块。
数据采集模块主要负责接收物联网网关上传的数据，并进行过滤、去重和存储等操作；数据存储模块则用于存储采集的数据；数据分析模块则是云平台的核心，主要负责统计分析、预测预警等处理；控制指令下发模块则为用户提供远程访问和控制功能。
云平台的搭建可以选择AWS、Azure、Google Cloud等云服务提供商，也可以根据应用场景使用私有云或混合云部署。
物联网智能家居系统的设计与实现随着科技的不断发展，物联网技术也越来越成熟。
物联网通过将不同设备和系统连接起来，实现智能化和自动化的控制。
在家居领域，物联网智能家居系统的出现，使得人们可以更加方便地控制和管理自己的家居设备。
本文将探讨物联网智能家居系统的设计与实现。
一、物联网智能家居系统的概述物联网智能家居系统是一种基于物联网技术的家居自动化控制系统。
它可以将各种家居设备连接在一起，如灯光、电器、窗帘等，并通过WiFi、蓝牙和ZigBee等通信协议，实现对家居设备的远程控制和监控。
同时，智能家居系统也可以通过传感器等设备感知用户的行为和环境变化，从而实现自适应的控制和优化。
二、物联网智能家居系统的架构设计物联网智能家居系统的架构设计可以分为三个层次：物理层、网络层和应用层。
1、物理层物理层是物联网智能家居系统的最底层，它包含了各种家居设备和传感器等硬件设备。
这些设备需要通过WiFi、蓝牙、ZigBee 等通信协议与网关设备进行连接，形成一个家庭网络。
2、网络层网络层是将各个物理设备通过通信协议进行连接的关键层。
在这一层，智能家居系统需要使用一些中间设备来进行连接，比如家庭路由器、网关设备等。
这些设备需要支持WiFi、蓝牙、ZigBee等通信协议，并能够将各个设备连接到物联网的云平台上。
3、应用层应用层是物联网智能家居系统的最高层，它包含了用户界面、数据处理和控制等功能。
在这一层，系统可以通过手机App、Web界面或语音控制等方式实现对物理层的控制和监控。
同时，应用层还需要对数据进行处理和分析，提供用户行为和环境变化的预测和自适应优化。
三、物联网智能家居系统的实现物联网智能家居系统的实现需要涉及多个方面，如传感器选择、通信协议选择、云平台选择、数据处理和软件设计等。
下面将从几个方面进行介绍。
1、物理设备的选择首先，需要根据系统的需求选择合适的物理设备。
比如，选择适配WiFi、蓝牙、ZigBee等通信协议的灯光、窗帘等家居设备和传感器，以便更好地实现设备间的互联和数据采集。
基于ZigBee与MQTT的物联网网关通信框架的设计与实现作者：谭方勇王昂刘子宁来源：《软件工程》2017年第04期摘要：提出了一种基于ZigBee与MQTT的物联网网关协议转换的通信框架的设计方法，主要目的是解决多协议、多消息格式的兼容与扩展的问题。
用C#语言定义了符合框架的传感器设备类和数据类，并利用“观察者模式”和“简单工厂模式”的设计思想，解决了多协议扩展和通信效率的问题。
关键词：ZigBee；MQTT；物联网网关；通信框架；JSON中图分类号：TP393.03 文献标识码：AAbstract：The paper proposes a design method of the communication framework for internet of things gateway protocol conversion based on ZigBee and MQTT.The main purpose is to solve the compatibility and expansion problems of multi-protocol and multi-message formats.It defines the framework of the sensor device class and data class with the C# language，and solves the low efficiency problem of multi-protocol extension and communication through the design philosophy of Observer Pattern and Simple Factory Pattern.Keywords：ZigBee；MQTT；IOT Gateway；communication framework；JSON1 引言（Introduction）随着“智慧地球”“感知中国”等一系列有关物联网相关的口号的提出，物联网的在各行各业应用方案也在不断地被提出并实施，这也使人们的生活变得更加便利和智能化[1]。
到TCP/IP协议中去，以便能通过互联网监控环境，管理好接入点。
物联网网关是连接异构的重要设备，加强对网关技术的研究非常重要。
1 物联网发展及其网关设计技术物联网这一发展概念于20世纪90年代提出，但是由于受到技术手段的多方面限制，并未形成系统化、生态化、产业化链接，在近十年才真正得以快速发展。
在互联网信息技术基础之上，推动了物联网技术的延伸及逐步拓展，最终实现的技术目标，达到了全面化感知及智能化信息传输处理。
物联网技术协议明显差异于传统互联网协议，传统互联网主要是基于TCP/IP协议构建形成。
在物联网网络中则主要可以借助M2M协议，或者基于Zigbee协议完成网络信息节点之间的数据传输。
不同数据传输达到了近距离、数据量较小，但是整体数据传输节点密度相对较高。
绝大多数的物联网系统架构，并非所有物联网节点都需要实现以太网接入，通常是部分代理节点实现类似网关功能，实现了节点内部非TCP/IP协议转换，之后传输至远端服务器。
远程服务器设备实现对来自物联网数据的存储、持久化分析及ETL，由于物联网单节点之间的信息量相对较小，但是普遍存在了较高的节点密度，需要代理阶段针对数据转发能力相对较好，具备较高可靠性，便于更加完整及时的接受相关节点数据。
而针对智能化节点传输，每一个物联网传输网络节点，都可能作为一个数据传输发送节点，要求服务器设备能够更加可靠的接收到智能化终端数据，且实现了每一个不同数据的合理标定，避免出现数据信息混淆情况。
现阶段，物联网网关实现技术有多种。
第一，是通过通道机制实现。
接收到无线传感器数据时，不经解封就作为以太网载荷，加上TCP/IP的包头传输到IP网络主机上去。
主机收到数据后，对其进行解析。
这种通道机制实现技术有着2 物联网体系架构设计以及系统需求■2.1 体系架构物联网具有三个特征，一是全面感知功能，能使用RFID、传感器等获取到物体的信息。
二是能实现电信网络融合互联网，将物体的信息准确及时的传送出去。
zigbee设计方案Zigbee 是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线网络技术，常用于物联网设备的通信。
下面介绍一个基于Zigbee的设计方案。
首先，我们将以家庭安全和智能化为目标设计一个Zigbee系统。
这个系统主要包括安全传感器、控制节点和中央控制器。
安全传感器是系统的基础组件之一，它可以检测房间内的烟雾、温度、窗户和门的状态等。
我们可以选择合适的Zigbee无线传感器模块作为安全传感器的核心组件，并设置定时上报数据。
控制节点是系统的核心组件，它可以接收安全传感器的数据，并根据需要采取相应的操作。
我们可以选择具有处理和存储能力的嵌入式系统作为控制节点，例如ARM处理器或者树莓派等。
控制节点通过Zigbee无线通信模块与安全传感器进行通信，并通过控制节点内的程序进行数据处理和决策。
中央控制器是系统的最高级别的组件，它可以集中管理和控制所有的控制节点。
中央控制器可以采用一台计算机或者专门的控制器设备。
通过中央控制器，用户可以远程监控和控制整个系统。
中央控制器也可以与今后的设备实现互联互通，例如智能手机、平板电脑等。
在系统的设计过程中，需要考虑一些关键因素。
首先，需要选择合适的Zigbee无线模块，并对其性能进行评估，例如通信距离、传输速率以及功耗等。
其次，安全传感器的选择也需要根据实际的安全需求来确定，例如可以选择烟雾传感器、温度传感器、窗户和门的状态传感器等。
还需要设计一个稳定可靠的通信协议，以确保传感器和控制节点之间的数据传输可靠。
最后，除了实现基本的安全功能，我们还可以通过扩展其他模块和功能来增加系统的智能化。
例如，可以添加人体红外传感器来检测房间内的人员活动，以进一步提供安全保护。
还可以添加灯光和风扇的控制模块，使系统可以根据环境变化自动调节室内的光线和温度。
综上所述，一个基于Zigbee的家庭安全和智能化系统可以通过合适的无线传感器、控制节点和中央控制器实现。
这个系统可以帮助家庭实现安全保护和智能化控制，提高家庭生活的便捷性和舒适性。
基于ZigBee技术的智能家居控制系统设计与实现基于ZigBee技术的智能家居控制系统设计与实现近年来，随着物联网和智能家居的兴起，人们对舒适、便利和高效的家居生活的需求不断增加。
智能家居控制系统的出现解决了传统家居的不足之处，为人们提供了更加智能化、便捷化和高效化的居住体验。
其中，使用ZigBee技术的智能家居控制系统因其低功耗、无线传输和自组织网络等特点，成为业界关注的热点。
本文将介绍基于ZigBee技术的智能家居控制系统的设计与实现思路，并通过一个实例来说明其具体应用。
一、智能家居控制系统的设计思路智能家居控制系统的设计需考虑到以下几个方面：1. 系统架构设计：智能家居控制系统包括传感器、控制器、执行器和用户界面等模块。
其中，传感器负责采集环境信息，控制器对采集的信息进行处理，执行器根据控制器的指令实施动作，用户界面用于用户与系统的交互。
2. 网络通信设计：ZigBee技术采用无线传输，可以构建自组织网络，为智能家居控制系统提供了灵活、可靠的通信方式。
在网关的支持下，可以实现与手机、电视等其他终端设备的互联互通。
3. 安全性设计：智能家居控制系统要保障用户数据的安全与隐私，因此在设计中应考虑加密和安全认证等机制，确保系统的安全性。
二、智能家居控制系统的实现本文以智能照明系统为例，介绍基于ZigBee技术的智能家居控制系统的实现过程。
1. 传感器部分：智能照明系统常使用光敏传感器和人体红外传感器。
光敏传感器负责感应环境光线的亮度，人体红外传感器则可感应人体的动态。
2. 控制器部分：控制器使用ZigBee模块进行通信，接收传感器的数据，并根据设定的规则进行处理，如根据光线亮度来自动调节灯光亮度。
3. 执行器部分：根据控制器的指令，执行器负责开关灯光。
此外，还可以设计电机控制窗帘、温度控制空调等功能。
4. 用户界面部分：设计手机APP或电视遥控器等用户界面，通过与控制器进行互联，实现用户对智能照明系统的远程控制。
面向智能家居的智能物联网网关的设计与实现智能家居在现代生活中扮演着越来越重要的角色。
通过互联网和物联网技术的发展，人们可以通过智能设备实现对家居环境的智能控制和管理。
而实现智能家居的关键是智能物联网网关，它作为智能家居系统的核心，负责连接和管理各种智能设备，提供安全、稳定、高效的通信和控制功能。
本文将介绍面向智能家居的智能物联网网关的设计与实现。
一、智能物联网网关的功能需求1. 设备连接和管理：智能物联网网关需要支持多种通信协议，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等，以连接和管理各类智能设备，如智能灯泡、智能插座、智能门锁等。
同时，要支持设备的注册、识别和自动发现功能，方便用户快速添加和配置设备。
2. 数据传输和处理：智能物联网网关需要具备数据传输和处理能力，能够将来自各个智能设备的数据进行收集、传输和处理。
这包括数据的解析、存储和分析，为智能家居系统提供数据支持和决策依据。
3. 安全保障：智能物联网网关需要具备严格的安全机制，防止未授权的设备和用户接入系统，确保数据的隐私和安全。
同时，要支持数据的加密和身份认证等安全功能，防止数据泄露和被篡改。
4. 远程控制和管理：智能物联网网关支持远程控制和管理是智能家居的重要需求之一。
用户可以通过手机APP或Web界面远程控制智能设备，设置定时任务和场景模式等，实现对家居环境的智能化控制和管理。
二、智能物联网网关的硬件设计与实现1. 处理器和内存：智能物联网网关的处理器需要具备较高的计算能力和低功耗特性。
常用的处理器选择包括ARM系列和MIPS系列等，内存容量一般在256MB到1GB之间。
2. 通信模块：智能物联网网关需要支持多种通信协议，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等，因此需要具备相应的通信模块。
对于Wi-Fi和蓝牙的支持，可以选择集成的模块或外部模块，对于Zigbee等其他协议，可以选择添加插件或扩展模块。
3. 存储器：智能物联网网关需要具备一定的存储容量，用于存储设备配置信息、数据缓存和软件固件等。
一种智能家居网关系统的设计与实现摘要随着社会经济的快速发展,家庭家居要求的档次也越来越高，而在我们生活必用的家居中则充满了人性化和智能化。
其中在现实生活中物联网的智能电子产品和技术在智能家居的电子产品当中得到了广泛认知和应用。
通讯技术与计算机网络之间的相互应用，则给人们的家居生活带来一种全新感受。
智能家居实现了对家庭设备间之间的互通互联以及全方位的监控和控制。
智能家居网关作为智能家居内外连接通信的核心，是进行远程控制、多媒体通信等的载体，是实现智能家居系统与 Internet相连的关键设备。
本文在分析了现有的家庭网关方案和家庭短距离通信技术的基础上，提出了利用ARM微处理器(S3C2410)和一种基于Zigbee技术构建嵌入式智能家居网关的方案。
这种方案是根据ZigBee技术在低速率、耗能小等无线通信方面的优势，利用Chipcon 公司的射频芯片CC2430，实现远程网络监控和数据采集。
通过对智能家居系统的技术要求分析，采用ZigBee技术来实现智能家居是一个比较理想的解决方案。
在实际应用当中，根据用户摆放的电器位置的不同来分布，设计一个比较理想的家居网关系统，实现控制器对Zigbee通信模块进行相应配置并无线接收Zigbee终端节点的数据。
关键词：ZigBee；嵌入式；S3C2410；智能家居；网关；AbstractAbstractWith the rapid development of social economy, the family Home Furnishing requirements are increasingly high grades,but the Home Furnishing where we live is full of humanization and intelligent.In the real life of IOT intelligent electronic products and technologies in the electronic products of intelligent Home Furnishing has been widely recognition and application.The use of each other between communication technology and computer network, to the people's Home Furnishing life brings a new feel.Smart home realized the interconnection between family between the equipment and a full range of monitoring and control.As the core of smart home gateway connecting communication smart home inside and outside, is the carrier of remote control,multimedia communication, is the key equipment for realizing smart home system connected with Internet.Based on the analysis of the scheme of existing home gateway and home for short distance communication technology, proposes the use of ARM microprocessor (S3C2410) and an embedded smart home gateway technology scheme based on Zigbee.This scheme is based on the ZigBee technology in the low rate, low consumption of wireless communication advantages,Using the Chipcon RF chip CC2430, the realization of remote network monitoring and data collection. Through the smart home system requirements analysis, to realize the smart home is a relatively ideal solution by using ZigBee Technology.In practical application, according to the user display appliance in different position to distribution, design a more ideal smart home gateway system,realize the controller to carry out the corresponding configuration and wireless receiving terminal Zigbee node to the Zigbee communication module data.Keywords:ZigBee; embedded system; S3C2410; smart home; gateway;目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2智能家居的简介 (1)1.3国内外现状及发展趋势 (1)1.3.1国外发展现状 (1)1.3.2国内发展现状 (2)1.4智能家居网关发展趋势 (3)1.5本论文的主要工作和章节安排 (4)第2章嵌入式及ZigBee技术 (5)2.1嵌入式系统概述 (5)2.1.1嵌入式系统定义 (5)2.1.2物联网嵌入式系统 (5)2.1.3嵌入式系统的特点 (5)2.2几种短距离无线通讯技术概况 (6)2.2.1 ZigBee技术 (7)第3章本系统的总体设计方案 (12)3.1本系统解决方案 (12)3.2 整个系统数据流程图设计方案 (12)第4章智能家居系统的硬件设计 (16)4.1系统硬件框图简介 (16)4.2器件选型和单元电路设计 (16)4.2.1嵌入式微处理器 (16)1.微处理器的选择 (16)2.S3C2410的简介 (17)4.2.2电源模块 (17)4.2.3 Nand Flash存储系统 (18)4.2.4 SDRAM设计 (19)4.2.5串口电路 (20)4.2.6晶振及复位电路 (20)4.2.7 CC2430协调器 (21)第5章智能家居系统的软件设计与调试 (23)5.1本课题的软件框架设计 (23)5.2 ZigBee节点软件设计 (24)5.2.1软件开发环境 (24)5.2.2 ZigBee软件设计 (24)5.2.3主要程序代码 (27)第6章实验结论与展望 (30)致谢 (30)参考文献 (31)第一章绪论1.1 课题研究背景及意义当人类发明蒸汽机的时候，则预示着人类进入了新工业时代，而网络的出现无疑将信息化深深地刻印在人类文明丰富多彩的画卷上。
基于Arduino和ZigBee的物联网智能网关设计与实现给出了一种能够在ZigBee网络和传统网络进行透明协议高效转换的物联网智能网关的解决方法。
该方法利用MQTT服务器作为数据进入传统网络的中转站，ZigBee网络的数据通过网关上的路由功能接收数据，然后通过串口把数据转发给NodeMCU，最后数据通过MQTT协议发送到数据中转站。
经过智能蔬菜大棚的实际应用证明，本文设计的网关造价低廉，实用性好，效率高。
标签：物联网；网关；ZigBee；NodeMCU0引言物联网（Internet 0f things，简称IoT）是“信息化”时代的重要发展阶段，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
要实现物物相连，工程真正的意义上的物联网，就需要把各种网络互联在一起，那么网关功能的设备在物联网应用中就起着非常重要的作用。
物联网涉及到多种网络的互联，因此设计一个能够互联所有网络的物联网网关是不现实的，更没有必要，这样不仅成本高而且研發周期长。
因此，在实际的物联网应用系统中，针对涉及到的网络，研究特定功能的物联网网关不仅能够降低成本而且也会缩短研发周期。
而在当前的物联网中，由于ZigBee广泛应用，那么数据在ZigBee网络和传统以太网之间的相互转发就显得非常重要。
本文主要研究ZigBee网络和以太网之间的数据转发，同时为了方便用户二次开发，也提供数据获取和控制数据传送WebAPI。
基于此，本文的研究内容包括：基于MQTT的数据收发、ZigBee网络的实现、基于MongoDB的数据持久化服务的开发以及提供二次开发的WebAPI接口。
1相关技术和理论（1）MQTr（Message QueuingTelemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议。
该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和制动器的通信协议。
（2）NodeMCU是一个开源的物联网平台，它自身就可以作为物联网终端节点使用，可以应用于某些物联网中。
物联网网关系统设计1 物联网网关概述物联网是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现任何时间、任何地点、任何物体进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网是具有全面感知、可靠传输、智能处理特征的连接物理世界的网络。
物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、*卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
物联网的接入方式是多种多样的，如广域的PSTN、短距离的Z-Wave 等，物联网网关设备是将多种接入手段整合起来，统一互联到接入网络的关键设备。
它可满足局部区域短距离通信的接入需求，实现与公共网络的连接，同时完成转发、控制、信令交换和编解码等功能，而终端管理、安全认证等功能保证了物联网业务的质量和安全。
物联网网关在未来的物联网时代将会扮演着非常重要的角色，可以实现感知延伸网络与接入网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联，将广泛应用于智能家居、智能社区、数字医院、智能交通等各行各业。
物联网组网采用分层的通信系统架构，包括感知延伸系统、传输系统、业务运营管理系统和各种应用，在不同的层次上支持不同的通信协议，。
感知延伸系统包括感知和控制技术，由感知延伸层设备以及网关组成，支持包括Lonworks、UPnP、ZigBee 等通信协议在内的多种感知延伸网络。
感知设备可以通过多种接入技术连接到核心网，实现数据的远程传输。
业务运营管理系统面向物联网范围内的耗能设施，包括了应用系统和业务管理支撑系统。
应用系统为最终用户提供计量统计、远程测控、智能联动以及其他的扩展类型业务。
业务管理支撑系统实现用户管理、安全、认证、授权、计费等功能。
2 物联网网关功能物联网网关在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。
写一篇基于树莓派的物联网ZigBee网关的设计与实现的报告，800字本报告旨在设计和实现一个基于树莓派和ZigBee技术的物联网网关。
物联网网关可以连接到各种传感器、控制器和其他类型的低功耗ZigBee节点，实现物联网系统的搭建。
本报告将深入描述整个结构的设计和实现过程，包括硬件平台、系统软件、设计总体逻辑、实现方式及结果等内容。
①硬件平台：本项目的硬件环境主要是树莓派、ZigBee模块和接口外设。
树莓派由两个主要部分组成，即Raspberry Pi3B+和Micro-SD卡，它是一款具有多种功能的小型计算机，可以实现快速计算和图像处理。
ZigBee模块可以提供有效的无线通信，本报告采用XBee Pro 802.15.4模块，它具有灵活的配置、高效的传输速率以及稳定的电波生成等特点。
此外，还包括一块接口外设板，它使得树莓派和XBee Pro可以方便地连接在一起。
②系统软件：在硬件环境的基础上，系统软件是实现物联网网关的关键，本报告采用Python和Node.js编程语言，实现网关的搭建和通信技术的整合。
Python是一种功能强大的脚本语言，它提供了大量的库文件，可以编写出灵活的代码;而Node.js是一个基于Javascript的服务器端编程框架，可以用于快速开发Web应用，实现完备的物联网应用系统。
③设计总体逻辑：在硬件平台和软件环境准备好之后，下一步是实现物联网网关的设计总体逻辑。
总体逻辑中涉及的内容包括系统的连接方式、数据传输流程、信息收集管理和数据处理等，这些内容需要清晰的表述，以确保网关系统的正常工作。
④实现方式及结果：最后，我们采用ZigBee连接策略，并根据设计逻辑编写Python和Node.js程序，实现了物联网网关系统的搭建，测试结果表明，网关系统可以稳定连接ZigBee节点，高效传输收集数据，并且可以顺利地实现可视化管理，为物联网系统的建立提供了可靠的基础。
综上所述，本报告介绍了基于树莓派和ZigBee技术的物联网网关的设计与实现。
物联网ZigBee网关的设计与实现方法
作者：牛作领
来源：《电子技术与软件工程》2016年第24期
随着传感器、无线通信等技术的迅速的不断发展，物联网在仓库物理、智能电网等领域都得到了广泛的应用。
作为计算机网络及移动通讯设备之后的又一次信息革新，如何设计与实现物联网ZigBee网关成为我们研究的热点。
因为物联网中的BigZee网关的协议与广泛的TCP/IP 协议并不一致，这就为实现两种不同的网络的融合带来了难题。
本文就主要对此进行深入的探讨。
本文主要从网关的内部构造及ZigBee在以太网中与其他模块之间的交互作用角度出发，探索如何实现异构网络的融合，以达到数据顺利传输和有效处理。
【关键词】物联网 ZigBee 网关设计与实现
1 引言
物联网的概念是在2005年的国际电信联盟上提出的。
在信息化的时代，物联网的提出的应用，加强了人与人之间甚至人与物之间的通道，为人们的生活带来了便利，使人们的生活更加智能化、简单化。
物联网的发展伴随这无线传感器技术的不断成熟，无线传感器结构简单、成本低廉、工作时间长等优点为物联网的发展带来了极大地发展空间。
但是由于物联网中广泛采用的BigZee网关的网络结构与TCP/IP的网络结构不同，如何使两种异构网络结构的网关进行有效地融合成为我们要探讨的关键技术。
本文主要从网管的需求分析、软件各模块之间的设计与实现等两大部分进行论述，以求解救此问题。
2 网关的需求分析
物联网的网络结构设计一般分为感知层、传输层、和应用层三层。
感知层的主要作用是收集信息并进行数据的传输。
在感知层中，通过传感器、REID、摄像头等技术对农场、交通等的数据信息进行收集并通过无线网络将数据传输出去。
在传输层中，运用现代的宽带技术对感知层收集的数据进行收集，一方面扩展了感知层的传输距离，另一方面加强了感知层和传输层之间的联系。
而应用层主要负责的传输层输送的数据的处理、加工，应用层的技术数据处理的结果也是物联网的最终目的。
物联网的BigZee网关位于传输层中，其连接传感器和传统通信网络的作用。
网关的主要功能有协议转换、数据收发、传感网络管理等。
2.1 协议转换功能
在网络设计与数据传输过程中，网关最基本的功能就是使数据在不同的协议之间进行转换。
当收到物联网的ZigBee网关发送的数据之后，网关根据ZigBee协议进行去除PHY层、
包头等之后再对数据进行封装，然后传送给下一个网络节点。
因此，在大的网络中，应有ZigBee和TCP/IP两种协议，才能使数据在以太网中顺利传输。
2.2 数据收发功能
网关作为沟通传感器和通信网络之间的桥梁，能够起到数据中专的作用。
ZigBee的数据在节点内容进行处理之后通过传输层传递给网关，网关在进行数据封装之后通过以太网传输给IP主机。
同时，IP主机的数据信息也可以通过网络中转传递给物联网的ZigBee节点。
网关中转站的功能完美实现了数据在哥节点之间的传递。
2.3 传感器网络管理功能
ZigBee的一个很重要的功能是实现ZigBee网络的管理，处理网络的建立、网络的申请等事项，在数据传输过程中，分配网络地址、完善网络的拓扑结构等，同时在节点完成数据传输时及时对节点进行回收。
3 网关的总体设计与软件各模块之间的的设计与实现
3.1 网关的总体设计
网关的总体设计主要包括网关的硬件设计和软件设计两大部分。
网关总体设计与实现对后续各个软件之间的设计及数据的处理传递至关重要。
3.1.1 硬件设计
网关的硬件设计大致都是CPU 结构，CPU结构中主要包括ZigBee和CC2530两个模块。
两个模块分别采用了ZigBee开发套件和龙芯1B开发板。
在两个模块进行连接时，主要通过套件和开发板进行连接，从而共同完成网关的功能。
3.1.2 软件设计
软件的设计主要采用嵌入式Linux操作系统和Stack协议栈，根据各个软件模块的需求分析确定网关的各个功能模块，软件设计的主要目的是完成网关软件结构、网关与IP网络主机及ZigBee网关节点之间的有效连接。
在软件设计中，我们着重讨论Linux的设计与实现。
从自身性能来考虑，Linux操作系统的内存较小，并且内核可以进行裁剪，相对于其他操作系统更能符合服务器的需求。
而且，Linux操作系统的源码是开发的，并进行模块化设计，能更好地在后期进行完善。
再者，Linux 操作系统本身支持TCP/IP的协议网关，能够实现较为复杂的功能。
最后，Linux操作系统和Zstack提供串口驱动，可以实现串口的读写工作，方便后期的开发。
3.2 ZigBee内容通信模块设计
ZigBee网络内部主要由终端节点、路由器、协调器三个节点完成。
ZigBee网络的主要功能有：网络建立与入网申请。
数据收发、包装盒接受ZigBee网络上传的数据。
ZigBee内部通信模块的有效设计对各个模块之间的有效运行和数据的传递、封装都提供了有效的条件。
同时，也应该注意到，ZigBee内部通信模块的设计涉及到很多的理论知识，在设计时将这些理论知识相融合使用。
3.3 网关主控模块设计
网络主控模块的主要功能是完成与ZigBee和IP主机之间的通信。
网关主控与ZigBee取得通信，接受ZigBee的数据信息并对ZigBee传递命令。
同时网关主控模块与IP主机之间获得通信，获取命令或取得数据信想。
同时，其他模块与网关主控模块进行交互时则主要是通过Linux操作系统对串口的操作。
其在交互中运用的命令会根据不同的需求来进行定义。
4 总结
物联网ZigBee网管的设计与实现对物联网以后的发展及对人们生活的影响都有深刻的影响。
在网关的设计与实现中，ZigBee网关与IP网络的融合成为关键技术。
为了更好地实现ZigBee网关的连接，也要更多的从网管的需求、内部结构以及同其他模块的相互连接的角度考虑，只有这样，才能从实际需求出发，更好地促进发展，同时带动物联网的发展成熟。
参考文献
[1]张艺粟，李鸿彬，贾军营.物联网ZigBee网关的设计与实现[J].计算机系统应用，2013.
[2]赵慧然，石磊，张坤.基于ZigBee技术的物联网网关设计[J].微计算机信息，2012.
作者单位
牛作领（1980-），男，陕西省咸阳市人。
现为西安交通工程学院讲师，目前主要从事计算机与通信信号教学与研究。
作者单位
西安交通工程学院陕西省西安市 710065。
