無線物聯(lián)網(wǎng)中CoAP協(xié)議的研究與實現(xiàn)

OPENWRT是一個開源的Linux版本。主要應用于嵌入式系統(tǒng)。網(wǎng)關和節(jié)點上同時裝有Contiki系統(tǒng)，它提供宏定義和RESTful網(wǎng)絡服務實例。
MX231CC節(jié)點上的主要芯片是ATmega1284P，它具有128 KB的可編程閃存，4 KB的E2PROM，16 KB的片內(nèi)SRAM，JTAG接口，優(yōu)化的功耗和處理速度。節(jié)點上運行Contiki系統(tǒng)。節(jié)點上還有光敏傳感器、室內(nèi)溫度傳感器、三色LED指示燈等。
3．2 CoAP協(xié)議的火狐瀏覽器實現(xiàn)(B／S架構)
B／S架構的系統(tǒng)結構如圖9所示。

系統(tǒng)由用戶瀏覽器、Web服務器、IPv6智能網(wǎng)關、MX231CC節(jié)點組成。用戶瀏覽器通過HTTP協(xié)議訪問Web服務器，MX231CC節(jié)點通過CoAP協(xié)議和IPv6智能網(wǎng)關進行通信，從而實現(xiàn)用戶瀏覽器訪問節(jié)點上資源的功能。圖9中實線表示有線連接，虛線表示無線連接。
在當前的Contiki 2．5中，集成了CoAP 03和CoAP06這兩個版本。這兩個文件在Contiki 2．5的apps目錄下，關于CoAP的核心內(nèi)容都在這兩個文件中。程序的主要部分為：

AUTOSTART_PROCESSES(coap_sample)這個進程需要自啟動，即當節(jié)點啟動時啟動本程序；
PERIODIC_RESOURCE()為進程的主體部分。
然后進行編譯，編譯成．elf文件，用JTAG下載器下載到節(jié)點上。節(jié)點地址設置為：2001：2：：11：22ff：：fe33：4499。這時，用火狐瀏覽器訪問節(jié)點，因為火狐瀏覽器自帶coap插件，如果用其他瀏覽器，那么需要進行coap的代理設置。以控制節(jié)點上的三色LED燈反轉(zhuǎn)為例，用下面的請求格式：
GETcoap：／／[mote_ip_address>]：poa_number>／readings
其中mote_ip_address是節(jié)點的IPv6地址，port_number是節(jié)點的端口號，readings是客戶端請求的資源(溫度)。
所以在瀏覽器地址欄輸入：coap：／／[2001：2：：11：22ff：fe33：4499]：61616／toggle，作用是讓節(jié)點上的三色LED燈進行反轉(zhuǎn)。服務器端的響應信息如圖10所示。

從瀏覽器端可以看出，CoAP協(xié)議支持Discover和Observe功能，具有GET、POST、PUT和DELETE等方法。Type表示信息類型為ACK，Code為200，表示成功完成客戶端的請求。事務ID為38 264，它用于重復信息檢測，options為1表示有一個可選項，內(nèi)容類型為text表示文本類型。
由此可以看出，通過火狐瀏覽器的CoAP協(xié)議，可以訪問節(jié)點上的傳感器資源。
3．3 CoAP協(xié)議的客戶端實現(xiàn)(C／S架構)
上節(jié)通過火狐瀏覽器可以實現(xiàn)COAP協(xié)議，但是只能查看實時數(shù)據(jù)，不能查看歷史數(shù)據(jù)。為此，這里搭建了一個C／S架構的環(huán)境。如圖11所示。

圖11中客戶端軟件是用基于．NET架構的C#語言編寫的，數(shù)據(jù)庫使用SQL Server 2008。通過此程序，可以每隔10 s讀取一次數(shù)據(jù)，存入到數(shù)據(jù)庫中。并可以通過前臺的Web界面查看各種歷史數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、亮度等。
插入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)如圖12所示，圖中顯示的是室內(nèi)的亮度值。

在Web瀏覽器端可以查看實時和歷史數(shù)據(jù)，頁面顯示效果如圖13所示。

由此看出，基于C／S架構的方式，不僅可以顯示實時數(shù)據(jù)，還可以查看歷史數(shù)據(jù)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，更加具有實用性。

4 結論
本文詳細介紹了CoAP協(xié)議的內(nèi)容、特點、交互模型以及訂閱機制，還給出了基于uIPv6 START KIT無線網(wǎng)絡開發(fā)套件的系統(tǒng)配置方式，該網(wǎng)絡可以通過火狐瀏覽器和客戶端軟件兩種方式實現(xiàn)CoAP協(xié)議，用戶不僅可以讀取傳感器上的實時數(shù)據(jù)，而且可以查看歷史數(shù)據(jù)。