基于Linux內核的無線多頻段WSN網關設計

目前，物聯網（Internet of Things，IOT）正呈現飛速發展的態勢。本文介紹一種無線多頻段WSN網關，可通過以太網或者移動通信網絡，監控多個頻段的無線傳感器子網節點的運行情況。

1 系統總體結構

本文設計的系統在感知層采用4個頻段的無線傳感器網絡節點。各頻段子網通過一個多頻段網關裝置接入到網絡層。用戶可以通過監控終端監控現場數據，監控終端既可以是固定的PC機，也可以是移動的3G設備。同時，網關還具備良好的擴展性，網關可以同時接入多個頻段的WSN網絡。多頻段WSN網關系統結構框圖如圖1所示。

　　
圖1 多頻段WSN網關系統結構框圖

2 網關硬件系統設計

網關的主控制單元采用ARM9芯片S3C2440A，主頻400 MHz，外擴64 MB SDRAM、64 MB NAND Flash。微處理器的外設數據控制器（PDC）向串行外設提供DMA通道，使其與片內以及片外存儲器讀寫傳輸數據時不經過處理器。

網關3G網絡接入端采用USB接口，實現與3G網絡的通信；無線傳感器網絡子網接入端分別是2．4 GHz子網接入模塊、780 MHz子網接入模塊、470 MHz子網接入模塊和433 MHz子網接入模塊，各子網模塊都是通過串口實現與網關主控制單元的通信。以太網控制部分整個網關的結構框圖如圖2所示。

圖2 以太網控制部分整個網關的結構框圖

2．1 多頻段無線傳感網子網接入部分

由于S3C2440A芯片自身只有3通道的串口。而4個頻段的子網接入模塊都是采用串行通信接口，ARM9芯片本身不能滿足本系統需求，所以需要利用外圍擴展芯片，設計串口擴展電路來滿足系統的需求。本設計采用TI公司的TL16C554A芯片，通過并行數據線和地址線擴展出來4路全功能串口。