最小物联网系统设计方案.docVIP

最小物联网前言 3 Abstract 4 1. 绪论 5 1.1. 选题背景 5 1.2. 设计内容 5 1.3. 设计的目的及其意义 6 1.4. 国内外发展现状和趋势 6 2. 系统总体设计方案 8 2.1. 硬件方案选择 9 2.2. 单片机选择 9 Arduino 9 51 9 2.3. 软件方案选择 10 2.4. 数据通讯方式选择 10 REST 10 SOAP 10 2.5. 数据通信格式选择 10 JSON 10 XML 11 2.6. 网络服务方案选择 11 2.7. 语言选择 11 2.8. 其它 12 2.9. 数据通讯设备 12 2.10. 辅助语言选择 13 2.11. 串口通信模块 13 2.12. 网页通信 14 2.13. 数据可视化框架选择 14 3. 本地系统设计 15 3.1. 硬件设计 15 Raspberry Pi 15 3.2. 软件设计 15 Arduino 16 Raspberry Pi 19 Raspberry Pi程序 21 3.3. 获取数据 21 3.4. 串口通讯 22 安装pyserial 22 3.5. python串口通讯 23 4. 网络系统设计 25 4.1. 网络服务程序设计 25 4.2. 基本的REST服务 26 4.3. 系统前台设计 29 4.4. Ajax 29 Highcharts 32  前言 随着经济社会的日趋发展及科学技术水平的不断提高，人们对于便利生活的要求越来越高。近年来，随着物联网领域稳步、缓慢地发展，物联网建设的网络环境已经逐渐成熟。由于物联网系统是一个综合性的，包含了硬件、软件、网络等多学科交叉的系统。对于物联网的研究和开发，已经成为一个个热门的话题。 以REST服务为核心、单片机、ARM开发板而辅助的物联网系统的结构组成及工作原理，提供了相应的软件代码及硬件结构。首先研究了不同服务框架的区别，包括不同语言间开发的优势及劣势，之后重点以REST服务为核心构建系统。本设计中，单片机与ARM开发板通过串口通信的方式实现通信，相互传输所需要的数据，ARM开发板将资源传于互联网上对应的接口，接口可以在互联网上被访问。将ARM开发板获取过来的数据存储于MySQL数据，再以REST服务的方式共享数据，互联网上的其他设备便可以通过网络来访问这些设备。系统分离了软件、硬件的耦合，不仅可以方便系统开发，也可以方便由不同的硬件替换相应的组成，使之更容易理解，同时可以实现更多设备的连接，以实现真正的物联。 绪论 选题背景 随着科技的发展，计算机电子技术迅猛发展，已经成为生活中不可缺少的部分。目前人们绝大多数都是采用PC进行网络数据传送，但由于成本高，限制了应用的范围。而嵌入式系统却越来越受到人们的青睐。它采用嵌入式的微处理器，支持 TCP/IP 协议，它已成为网络发展新阶段的标志。 物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是The Internet of things。顾名思义，物联网的意思就是物物相连的互联网。这有两层意思：第一，物联网是建立在互联网之上的，是互联网的拓展和延伸；第二，其用户端扩 展和延伸到了物品与物品之间，进行信息通信和交换。物联网有如下特征： 首先，广泛应用了各种感知技术。在物联网中部署了大量的多种传感器，每个传感器都能从外界采集信息，不同类的传感器捕获的信息不同。而且获得的数据具有实时性，按照一定的规律来采集数据，不断更新数据。 其次，它是建立在互联网上的网络。物联网技术的核心和基础仍是互联网，通过各种无线和有线网络与互联网结合起来，将物体的信息准确实时地传递出去，数据传输过程中必须适应各种网络协议。 还有，物联网本身也具有一种智能处理的能力，能够智能控制物体。物联网从传感器中获得数据，然后进行分析，处理处有意义的数据，来适应不同用户的需求。 设计内容 设计主要是关于基于RESTful服务的网络服务构建，可采用有线网络、无线网络、手机GSM网络等与Internet相关，通过手机、电脑 、移动设备等登录到网页可实现控制家电的上的，并可实时查看诸如温度等一些信息的基本内容。 硬件设计时，采用Arduino单片机系统，作为一个基于Atmega328芯片的最小系统，Arduino可以系统代码。Arduino主要用于展示LED灯的控制，通过与RaspberryPI开发板相连来获取实时状态。Raspberry PI作为一个ARM开发板，由于其运行的是Linux系统，在软件方面有着相对于其他开发板较好的支持，在这里是作为数据传输设备以用来进行模块分离。 软件设计时，由于一个物联网系统其核心是以网络为基础的，需要优先考虑网络 方面的优化，学需要考虑数据库等的问题。 用户界面设计时，随着近来来平板、手机等移动设备的流行，在设计时不