基于ARM-LINUX平臺的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器設(shè)計

　　基于XSCALE PXA270處理器平臺和開源Linux系統(tǒng)搭建ARM-Linux物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。使用51單片機(jī)連接溫濕度傳感模塊、LED燈等外圍設(shè)備，使用基于XSCALE PXA270處理器的Up-Tech嵌入式實(shí)驗(yàn)箱為核心服務(wù)器運(yùn)行平臺。首先介紹了嵌入式設(shè)備的ARM-Linux系統(tǒng)搭建、守護(hù)程序和CGI程序之間的通信設(shè)計，然后詳細(xì)介紹了Web服務(wù)器的搭建和網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計所使用的iQuery類庫和AJAX技術(shù)的設(shè)計實(shí)現(xiàn)。

　　物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的擴(kuò)展，是一種新興的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其核心是物與物之間的信息通信交流，也是物與人之間的交互控制。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要是利用各種傳感器設(shè)備，例如：無線技術(shù)、射頻識別（RFID）技術(shù)，各類傳感器等技術(shù)設(shè)備將物理世界中的各種信息，如溫度、光強(qiáng)、位置等信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，達(dá)到物與物之間、物與人之間的信息交互目的。

　　要使人們能方便地訪問物聯(lián)網(wǎng)信息，監(jiān)測和控制各類傳感節(jié)點(diǎn)和電氣設(shè)備，一個友好的用戶界面是前提?；贐/S架構(gòu)的解決方案以其客戶端通用性成為構(gòu)建系統(tǒng)的首選。本文將設(shè)計開發(fā)一個通用的基于ARM處理器平臺和Linux嵌入式操作系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，在硬件平臺上，將使用基于XSCALEPXA270處理器的UPTECH嵌入式開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱、51單片機(jī)及各種傳感控制設(shè)備。在此嵌入式設(shè)備上使用ARM LinuX系統(tǒng)，在嵌入式Linux系統(tǒng)下搭建服務(wù)器，采用B/S架構(gòu)，以BOA為WEB服務(wù)器，通過CGI通信方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的信息傳遞和智能交互。

　　1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　為了突出現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器系統(tǒng)的低功耗、低成本、服務(wù)水平高、處理效率高的特點(diǎn)，服務(wù)器將運(yùn)行在基于XSCALE PXA270處理器的UP—Tech嵌入式設(shè)備上，利用51單片機(jī)連接各種傳感控制設(shè)備。

　　在 UP-Tech嵌入式設(shè)備上移植了2.6.28內(nèi)核的ARM Linux操作系統(tǒng)。在Linux系統(tǒng)上面，編寫一個守護(hù)程序來與51單片機(jī)通信，從而在Linux系統(tǒng)上與各種傳感控制設(shè)備進(jìn)行通信控制。在Linux 上面移植Boa WEB服務(wù)器，用來搭建用戶可交互式的訪問界面。使用戶通過瀏覽器訪問頁面就可以實(shí)時進(jìn)行查看或控制各種傳感控制設(shè)備。

　　系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

　　2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1 基于51單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　在物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備方面，采用51單片機(jī)，通過其豐富的外擴(kuò)接口和溫度傳感器、濕度傳感器，以及LED燈等模塊進(jìn)行連接。在軟件上采用“C語言+驅(qū)動庫”的開發(fā)模式，通過這樣的開發(fā)模式，不僅可以提高開發(fā)效率，還能很好地完成多個傳感器的信息收集和處理。在連接ARM-Linux嵌入式平臺方面，采用UART 虛擬串口與嵌入式平臺進(jìn)行連接通信。

　　本系統(tǒng)的基本實(shí)現(xiàn)功能如下：

　?。?）連接各個傳感模塊，通過輸入輸出接口獲取傳感器傳遞過來的信息并且記錄;

　?。?）設(shè)置定時器，在規(guī)定的單元時間內(nèi)，采集各個傳感設(shè)備的信息和控制設(shè)備的狀態(tài)。將他們的信息、狀態(tài)合成數(shù)據(jù)包，通過虛擬串口發(fā)送;

　?。?）利通虛擬串口通信，時刻檢測來自ARM-Linux平臺發(fā)送過來的控制信號;

　?。?）分析串口傳遞過來的數(shù)據(jù)包，檢測數(shù)據(jù)來源確定是否合法，然后根據(jù)特定的控制代碼對單片機(jī)和各個控制模塊進(jìn)行控制。

　　2.2 基于ARM—Linux平臺的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

　　ARM-Linux 平臺是指利用開源的Linux內(nèi)核經(jīng)過特定需求的裁剪后，經(jīng)過交叉編譯后得到一個能夠運(yùn)行在ARM處理器的Linux內(nèi)核，同時還定制一個Linux根文件系統(tǒng)，整個系統(tǒng)容量控制在幾百KB到幾十MB。系統(tǒng)主要由三部分組成：BootLoader、ARM-Linux內(nèi)核、Linux根文件系統(tǒng)。

　　在嵌入式設(shè)備上，主要的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由守護(hù)程序?qū)崿F(xiàn)。守護(hù)程序一方面負(fù)責(zé)接收處理單片機(jī)發(fā)送過來的信息;一方面接受WEB服務(wù)器傳來的查詢控制請求。

　　在物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器端，來自客戶端訪問的請求，由服務(wù)器接收并檢驗(yàn)后，將請求查詢、控制指令傳遞給守護(hù)程序，守護(hù)程序接收到來自服務(wù)器的請求，通過驗(yàn)證后再向單片機(jī)發(fā)送請求查詢、控制指令。

　　守護(hù)程序的通信過程分為兩部分，第一部分為守護(hù)程序向服務(wù)端的CGI程序告知更新數(shù)據(jù)，第二部分為服務(wù)端CGI程序向守護(hù)程序發(fā)送指令控制，由守護(hù)程序監(jiān)聽到后執(zhí)行控制程序。