基于STM32F的智能家居服務網關設計

(2)終端節點與路由節點

傳感器節點是組成傳感網的最基本單元，主要有射頻通信模塊和傳感器數據采集模塊組成。終端

節點與路由節點的硬件一樣，不同之處主要表現在軟件上。

終端節點硬件圖如圖3 所示。根據CC2430 的特點，它是一款集Zigbee 協議棧、RF 射頻模塊以

及增強型51 核于一身的SOPC，可以滿足對數字或模擬傳感器模塊收集的數據處理及在WSN 中的通傳輸任務。

圖3 終端節點硬件框

3 系統軟件設計

系統軟件分為運行于ARM 上的服務網關軟件和運行于CC2430 模塊上的WSN 網關軟件。考慮到服務網關軟件的總體設計的復雜程度以及層次性模塊化的設計理念，系統采用嵌入式操作系統uCOS-II 作為系統資源的管理，對系統功能任務化。服務網關軟件總體設計框圖如圖4 所示。

圖4 服務網關總體設計框

3.1 服務網關軟件層次結構

服務網關軟件層次結構分為：底層驅動層，系統層，應用層。

(1)底層驅動層

底層驅動層包括FWLib 和BSP。FWLib 是ST公司為了對其ARM 的支持而推出的驅動支持軟件，

提供系統初始化函數，對中斷和操作系統的支持，存儲器分配以及所有片內外設的驅動，從而方便軟件的開發。此外，用戶還應開發針對應用的板級支持包(BSP)，在本系統中BSP 的內容主要是應用開發板相關的硬件驅動。

(2)系統層

系統層包括了操作系統和中間件軟件LwIP，操作系統是對軟硬件資源的管理，其他各部分軟件都

要以操作系統為中心。操作系統移植的過程中，主要任務是改寫針對處理器和編譯器相關的部分，向上為應用任務提供支持，向下連接驅動程序來實現對硬件的操作[4]。LwIP 是一個針對嵌入式系統的TCP/IP 協議棧，本程序包含其基本功能：TCP、IP、UDP、ICMP。LwIP 的操作系統模擬層提供了向操作系統移植的方便，因其包括了任務間通信的機制：信號量、消息郵箱。

(3)應用層

本設計根據模塊化和功能獨立性原則，將所有的應用程序分成7 個應用任務，分別是引領全局的

根任務，與輸入輸出有關的按鍵任務和LCD 顯示任務，與嵌入式WEB 相關的TCP 發送任務和TCP 超時重傳任務，與WSN 協調器相關的串口數據發送任務和Zigbee 控制命令任務。