摘要：傳感器網(wǎng)絡是計算機科學技術的一個新的研究領域，集成了傳感器、微機電系統(tǒng)和網(wǎng)絡二大技術形成的傳感器網(wǎng)絡是一種全新的信息獲取和處理技術。近幾年，在傳感器網(wǎng)絡管理、查詢和數(shù)據(jù)分發(fā)等方面的研究都得到了相當大的發(fā)展。而傳感器網(wǎng)絡要真正投入使用，則不能完全孤立存在，需要通過網(wǎng)關設備接入外部網(wǎng)絡，如Internet、局域網(wǎng)或企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)，提供用戶對無線傳感器網(wǎng)絡的遠程訪問和監(jiān)測。

　　1．系統(tǒng)總體設計

　　隨著通信技術、嵌入式計算技術和傳感器技術的飛速發(fā)展和日益成熟，具有感知、計算和通信能力的微型傳感器開始出現(xiàn)。由大量成本低廉的這類傳感器節(jié)點通過無線方式組成了傳感器網(wǎng)絡。傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和無線通信技術等，是多學科高度交叉的新興前沿研究熱點領域之一，它具有遠程監(jiān)控、實時監(jiān)測、能在惡劣或特殊環(huán)境工作。

　　1.1系統(tǒng)硬件平臺設計

　　系統(tǒng)硬件平臺設計主要包括微處理器的選擇和外圍設各的選擇，本文選擇ARM處理器作為核心器件，外圍設各包括SDRAM，F(xiàn)LASH，串口、以太網(wǎng)接口等。嵌入式網(wǎng)關設備由核心板和底板組成，核心板上集成AtmelAT91RM9200處理器，64MSDRAM以及16M的 FLASHoAT91ARM9200微處理器芯片是工業(yè)級200MIPSARM920T內(nèi)核，具有16K字節(jié)的指令和16K字節(jié)的數(shù)據(jù)高速緩存的處理器。

　　網(wǎng)關設備底板上提供以下外設接口：兩個RS-232串口和一個lOM/100M自適應以太網(wǎng)接口。外圍硬件接口的選擇將決定整個系統(tǒng)通過何種方式接入網(wǎng)絡。目前最常見的既廉價性能又高的接入方法是采用最成熟的以太網(wǎng)絡接口，能夠滿足局域網(wǎng)接入和絕大多數(shù)寬帶網(wǎng)絡接入的要求。因此木文設計的傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)關設備通過以太網(wǎng)接口接入Internet，實現(xiàn)遠程用戶對無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的管理。

　　1.2軟件平臺設計

　　軟件平臺設計主要涉及到兩大方而：一是與硬件相關的軟件部分：二是應用軟件部分。與硬件相關的軟件包括基于ARM的Linux內(nèi)核移植、引導程序移植等。應用軟件主要包括兩大部分：一為WebServe：和TCP/IP協(xié)議棧；二為傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集、融合及存儲等部分，該部分包括遠程管理模塊、查詢指令分析處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析與融合模塊及數(shù)據(jù)采集模塊。

　　2、硬件電路設計

　　本系統(tǒng)硬件平臺設計成兩大部分，一是核心板部分，集成了AtmelAT91RM9200處理器，64MSDRAM以及16M的FLASH存儲器：二是底板部分，由兩個四線RS-232串口和一個10M/100M自適應以太網(wǎng)接口等組成。

　　2.1SDRAM存儲器

　　SDRAM（SynchronousDynamicRAM）同步動態(tài)存儲器，使用SDRAM小但能提高系統(tǒng)表現(xiàn)，還能簡化設計、提供高速的數(shù)據(jù)傳輸。在功能上，已類似常規(guī)的DRAM，但是也需要時鐘進行刷新。在系統(tǒng)運行時，所有的程序和數(shù)據(jù)都是在RAM（主要是在SDRAM）中與CPU和外圍設各交互，所以SDRAM的速度對于整個系統(tǒng)的運行速度有著至關重要的影響。

　　本文采用了兩片Hynix公司的HY57V281620BTSDRAM芯片，16MX16位數(shù)據(jù)寬度，共64MSDRAM。AT91RM9200內(nèi)置有SDRAM控制器（SDRAMC），具有SDRAM控制接口，為簡化電路設計提供了很大的方便，電路如圖1所示。

　　圖1SDRAM存儲器電路2。2RS232串行通信口目前RS-232是PC機與通信土業(yè)中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232采取小平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。AT91RM9200輸出的串行信號是TTL電平，必須經(jīng)過電平轉換輸出符合EIA/TIA-232電平，電路設計見圖3。

　　2.3 100M以太網(wǎng)

　　AT91RM9200集成有以太網(wǎng)控制器EMAC（EthernetMAC）使這款芯片具有了更為廣泛的應用價值。從硬件的角度看，以太網(wǎng)接口電路主要由MAC控制器和物理層接口兩大部分構成。該設計中，使用LXT972作為以太網(wǎng)的物理層接口。LXT972是一款低功耗、高性能芯片，支持lOM和 100M的以太網(wǎng)傳輸，它起編碼、譯碼輸入和輸出數(shù)據(jù)的作用。由于LXT972和AT91RM9200具有的EMAC都支持MII接口功能，根據(jù)信號的定義相連接即可。信號的發(fā)送和接收端通過網(wǎng)絡隔離變壓器和RJ45接口接入傳輸媒體，Emac框圖如圖4。

　　3、嵌入式WebServer軟件分析與實現(xiàn)

　　作為傳感器網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，本文設計的初衷就是希望監(jiān)測端可以在任何有Internet的地方，客戶通過Internet訪問系統(tǒng)，系統(tǒng)檢查客戶的權限，權限通過即能取得對系統(tǒng)的監(jiān)測權。

　　如果使用客戶端/服務器模式把系統(tǒng)設計成一個服務器，客戶端就可以通過某種建立在TCP/IP協(xié)議（如FTP，TELNET，HTTP等協(xié)議）之上的應用層協(xié)議來訪問服務器。CGI（CommonGatewayInterface）即公用網(wǎng)關接口，它是程序和應用軟件用來與網(wǎng)絡服務器軟件連接的通用標準，CGI提供網(wǎng)絡瀏覽器和數(shù)據(jù)信息之間的傳送業(yè)務。CGI是一段程序，它運行在Web服務器上，提供同客戶端HTML頁面的接口。CGI腳本程序啟動后，服務器將客戶端的信息傳給此程序，該程序?qū)蛻舻男畔⑻幚砗螅瑢⑦\行結果交給服務器，由服務器負責再向客戶端傳遞。CGI主要運用于處理搜索引擎和一般表單。

　　本系統(tǒng)選用Sqlite作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，并將Sqlite移植到arm板上，然后建立自己的數(shù)據(jù)庫sensor。 db，然后按需要建立表，用山于測試需要，本文設計了兩個來存儲經(jīng)過分析綜合處理后的傳感器數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)表和一個用戶表，分別為light（光感強度表）、temperature（溫度表）和user（用戶表用來鑒定遠程登錄用戶的合法性）。

　　由于CGI程序是用C語言編寫的，經(jīng)過編譯生成可執(zhí)行的二進制代碼，所以它具有占用空間小，運行速度快，安全可靠等優(yōu)點。該sql。cgi程序啟動后首先查詢用戶表完成用戶名和密碼的鑒定，如果是合法用戶則根據(jù)用戶的查詢條件查詢數(shù)據(jù)庫中的溫度或光感強度數(shù)據(jù)表將查詢結果顯示在主頁上，若為非法用戶則給出登陸錯誤提示信息返回到主頁。

　　4、結論

　　本文創(chuàng)新點：本文針對基于Web的傳感器網(wǎng)絡嵌入式網(wǎng)關系統(tǒng)開發(fā)的需求，通過對傳感器網(wǎng)絡的結構、嵌入式Web體系結構、嵌入式數(shù)據(jù)庫模型、嵌入式操作系統(tǒng)模型、嵌入式網(wǎng)關設計模型等進行初步的研究與探索，并利用現(xiàn)有的開發(fā)平臺和開發(fā)工具，對基十Linux的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式、嵌入式Internet 技術進行實踐。完成了基于Web的傳感器網(wǎng)絡嵌入式網(wǎng)關系統(tǒng)的硬件設計和軟件平臺設計。該網(wǎng)關可有效進行傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理與存儲，實現(xiàn)用戶對傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的遠程查詢和監(jiān)視功能。