李福柱

摘 要：基于供應(yīng)側(cè)發(fā)展的前提下，我國的綜合國力和經(jīng)濟實力取得顯著的進步，同時，也促進了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，使得物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，在社會經(jīng)濟發(fā)展中具有顯著地位。雖然我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在行業(yè)的發(fā)展領(lǐng)域取得了一定的研究成果，但是還存在著一些不可抗力的制約因素，比如通訊標(biāo)準(zhǔn)的制定，以及在日常使用中的弊端。為此，需要對物聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)及嵌入式技術(shù)做出研究分析，通過MTK無線路由平臺的使用，加強物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的通訊功能。本文主要分析了物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)和傳感器的組成原理，論述了網(wǎng)關(guān)設(shè)備嵌入式技術(shù)的分析，進一步提出了網(wǎng)關(guān)功能規(guī)劃和模塊設(shè)計的研究，更好的為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域奠定了研究基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：MTK平臺；物聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)關(guān)設(shè)計

一、概述物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)主要分為三層，感知層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，下面主要對這三層的結(jié)構(gòu)原理做出分析。

（一）論述感知層的結(jié)構(gòu)分析

感知層的存在，是區(qū)別物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。同時，感知層也是物聯(lián)網(wǎng)功能拓展的重要核心。感知層中的技術(shù)關(guān)鍵便在于承擔(dān)著感知信息作用的傳感器，傳感器一直是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的一個研究和發(fā)展重點。傳感器所采集的數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，沒有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)也是空談。傳感器不僅僅要具備感知信號、標(biāo)識物體的功能，還需要具有相應(yīng)的接收反饋，根據(jù)返回信息進行相應(yīng)處理和控制的能力[1]。感知層結(jié)構(gòu)包括傳感器，電子電路和外殼。傳感器一般是通過物理或者化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一定的信號，電子電路把這些信號進行調(diào)制和處理變成軟件能識別的數(shù)字信號。

（二）論述網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)分析

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層主要實現(xiàn)的功能是連接作用。使得感知層采集到的數(shù)據(jù)能夠通過網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)皆品?wù)器端，同時云服務(wù)器端的數(shù)據(jù)和命令也能通過網(wǎng)絡(luò)層下發(fā)到感知層，實現(xiàn)雙向通訊。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ茉絹碓綇?，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也變得越來越多。這就對計算機網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度起到了一定的要求。為此，在網(wǎng)絡(luò)層通訊工作中，數(shù)據(jù)的傳輸需要更高的數(shù)據(jù)帶寬。

（三）論述應(yīng)用層的結(jié)構(gòu)分析

在物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)層次上，應(yīng)用層屬于最高一層。應(yīng)用層的作用是能夠?qū)π畔⒎诸愄幚?，為終端用戶提供指定的數(shù)據(jù)，顯示到用戶的設(shè)備，包括手機APP，電腦網(wǎng)頁等。由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)層的連接和感知層的數(shù)據(jù)傳輸進行工作。針對現(xiàn)在比較成熟的云計算功能，應(yīng)用層可以處理智能化信息，從而促進了互聯(lián)網(wǎng)信息的發(fā)展[2]。

二、論述傳感器組成原理的研究

傳感器的功能實現(xiàn)是主要通過感知或檢測現(xiàn)有的信息數(shù)據(jù)，并把這些采集到的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進行表示。為此，傳感器技術(shù)在處理信息上具有感知和監(jiān)測的功能，并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的有用輸出信號的元器件或者裝置。這些被感知或檢測的信息中可能包括電量也可能是非電量，但在大多數(shù)的情況下，傳感器都是將非電量轉(zhuǎn)換稱可以按照一定規(guī)律，與待測非電量所對應(yīng)的電量。如溫度，濃度等等。

三、論述網(wǎng)關(guān)設(shè)備嵌入式技術(shù)的分析

（一）論述網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計技術(shù)的要求

目前，在對程序設(shè)計的過程中一般是使用MCU程序編寫，然后借助集成開發(fā)環(huán)境，對程序進行燒錄。通過燒錄器對芯片進行燒錄，可以直接將編譯完成的燒錄文件燒錄進入MCU內(nèi)部，但一些嵌入式芯片并不具備可燒錄性。對于不具備燒錄的芯片可以在上電后先是通過SPI接口，從外置的Flash芯片中，將代碼文件讀取到芯片的ram中，然后再運行程序，啟動系統(tǒng)[3]。

（二）論述嵌入式操作系統(tǒng)的研究

由于嵌入式操作系統(tǒng)在正常運行中，不僅僅是處理一個任務(wù)，大部份實際應(yīng)用中都需要同時處理較多個任務(wù)。因此，如果不能合理規(guī)劃軟件的架構(gòu)和任務(wù)資源的分配，有可能導(dǎo)致任務(wù)資源產(chǎn)生競爭的關(guān)系，導(dǎo)致內(nèi)存不足，甚至?xí)?dǎo)致計算機系統(tǒng)無法運行，這些問題的出現(xiàn)會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成極大的影響，而且類似的問題不一定在開發(fā)和測試階段能發(fā)現(xiàn)，如果在客戶現(xiàn)場才出現(xiàn)問題，將會對客戶和自身產(chǎn)品品牌造成損失。同時，MTK平臺物聯(lián)網(wǎng)的研究與實現(xiàn)，也會涉及這些問題。為此，需要有效的了解計算機的操作系統(tǒng)，并對計算機所面臨的問題做出分析。為了解決這些問題，計算機嵌入式操作系統(tǒng)能夠采取同步或互斥的手段進行處理任務(wù)資源的分配從而保障計算機的正常運行。計算機操作系統(tǒng)的正常運行同步狀態(tài)下和互斥撞下有所差異，使得任務(wù)的正常運行之間會產(chǎn)生排斥作用。一個任務(wù)的運行需要等到另一個任務(wù)不運行的前提下，才能夠正常工作。現(xiàn)在很多嵌入式操作系統(tǒng)都具有原生系統(tǒng)的官方編碼，為此，可以在原生系統(tǒng)的官方編碼刪除添加一些程序，能夠有效的解決嵌入式操作系統(tǒng)的同步和互斥的問題，從而保證嵌入式操作系統(tǒng)的正常運行。

四、MTK網(wǎng)關(guān)功能規(guī)劃與環(huán)境搭載的設(shè)計

（一）論述智能網(wǎng)關(guān)的功能設(shè)計

智能網(wǎng)關(guān)軟件的合理應(yīng)用需要在傳統(tǒng)應(yīng)用模式上添加兩個線性的控制程序和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)模塊程序，能夠有效的接收串口數(shù)據(jù)。合理的判斷串口接收的數(shù)據(jù)是否為指令數(shù)據(jù)還是普通數(shù)據(jù)。如果是配置指令，數(shù)據(jù)就需要將配置劃分及時產(chǎn)生有效的信息數(shù)據(jù)，不需要操作flash，而是把一些調(diào)整的參數(shù)保存在flash中，也就意味著配置參數(shù)在一定程度上對flash的操作有所不同。最后就需要根據(jù)flash的操作參數(shù)，合理的設(shè)計網(wǎng)絡(luò)配置的功能，從而方便對網(wǎng)關(guān)進行配置設(shè)計[4]。

（二）網(wǎng)關(guān)軟件功能的模塊設(shè)計

（1）工作參數(shù)結(jié)構(gòu)體的設(shè)計

開發(fā)和創(chuàng)造智能互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是在路由器的研究基礎(chǔ)上進行參數(shù)的設(shè)計。為此，在功能模塊上具有新的要求。在每次上電開機時，嵌入式系統(tǒng)都會通過芯片的硬件接口，從flash芯片的參數(shù)區(qū)導(dǎo)出各種的數(shù)據(jù)，用來保證結(jié)構(gòu)體的完整信息化，如果flash存儲區(qū)域為空，也就證明，系統(tǒng)將默認(rèn)的參數(shù)接口去寫flash，并且設(shè)置成默認(rèn)的狀態(tài)。

（2）系統(tǒng)定時功能的設(shè)計實現(xiàn)

嵌入式系統(tǒng)研究中，需要設(shè)計時鐘組件滿足同步工作的要求。另外，時鐘定時功能的設(shè)計能夠保證系統(tǒng)和外部設(shè)備的正常通信功能。為此，嵌入式系統(tǒng)的時鐘，具有保證各個任務(wù)同步的作用。具體的實現(xiàn)方式是通過一個單獨的線性程序，建立計數(shù)器并調(diào)用系統(tǒng)的延時函數(shù)。當(dāng)延時程序啟動時，能夠?qū)τ嫈?shù)器進行技術(shù)，從而保證系統(tǒng)定時功能的實現(xiàn)。

總結(jié)

綜上所述，通過對物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)和嵌入式技術(shù)的研究和分析，并基于MTK無線路由平臺在編程軟件的環(huán)境下，借助嵌入式編程，從而實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的基本通訊功能。另外，通過網(wǎng)頁和編程初步對嵌入式網(wǎng)頁的配置做出了研究，進一步保證物聯(lián)網(wǎng)在社會中的發(fā)展。

參考文獻

[1]于瀅，謝濤，矯魯平，.基于NB-IoT的智能網(wǎng)關(guān)設(shè)計[J].計算機測量與控制，2019，27（01）：182-186.

[2]林敬學(xué)，李會平.基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)環(huán)境監(jiān)控平臺[J].電子設(shè)計工程，2019，27（07）：47-50.

[3]馮天成，盧社階.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].福建電腦，2019（2）.

[4]楊楓.基于MTK平臺的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計[D].