基于ARM的传感器网络虚拟仪器平台节点设计.pdfVIP

基于 ARM 的传感器网络虚拟仪器 平台节点设计 摘要：针对目前工业现场构建分布式测控网络日益增长的需求，本文在自主研发的类似 LabVIEW 的即时 可重构传感器网络虚拟仪器平台 IsVIP 环境下，基于 ARM 嵌入式系统硬件平台和µClinux 操作系统，利 用自定义的一种轻量级传感器网络应用层协议 AgileSN，设计实现了一种能自主运行、自识别、自描述以 及网络数据自动解析与传输的以太网智能传感器节点。此网络传感器的设计简化了传感器的现场部控，应 用开发便捷，具有较高的推广应用价值。 关键词：网络传感器；虚拟仪器；S3C44B0X；µClinux 中图分类号：TN925.93 文献标识码：A 文章编号：1006-883X(2008)07-0042-06 陈永华 赵江滨 康安康 一、引言 近年来，以美国 NI 公司的 LabVIEW 平台为典型代表的虚拟仪器技术以及计算机网络技术得到迅猛发展， 伴随着工业现场对全方位参数检测与控制需求的与日剧增，如何快捷、方便和有效地构建工业现场的分布式 测控网络，已成为测控领域研究解决的重要课题。本文基于 ARM 嵌入式系统设计的传感器网络虚拟仪器平台 节点具有开机即用、自主运行、网络自组织等优点，配合传感器网络虚拟仪器平台 IsVIP 可简便、有效地构建 工业现场的分布式测控网络。 二、轻量级传感器网络应用层协议 AgileSN及其节点工作过程 针对智能传感器研究与应用的 IEEE 1451 系列标准采用两套分立模块来实现网络化传感器，并为此制定了 专门的模块间通信接口和协议，比较复杂和抽象，且难以实现微型化和规模产品化，处于“叫好不叫座” 的境 地。 在参照 IEEE 1451 系列标准中的 1451.1 和 1451.2 基础上，本文开发了一套轻量级的传感器网络应用层协 议 AgileSN （Agile Sensor Node ，灵巧传感器节点）协议，它只实现传感器对外提供数据（或者执行器接收数 据）的功能，不涉及节点内部的数据分析、信号处理等内容。与 IEEE 1451 系列标准相比，易于理解和实现， 具有高性能和高可扩展性，支持任何传感器类型，支持任意的传输层协议，支持传感器节点的自识别、自描 述和自动发现。以 AgileSN 节点组成的传感器网络具有自组织的特性；其节点开机即用，自主运行；自动获 取网络通信地址；自描述；自识别；可根据网络主控站的请求发送指定数据或主动向网络主控站发布数据； 可响应网络主控站的节点有哪些信誉好的足球投注网站请求或主动定时向网络主控站发送在网确认消息。 在 AgileSN 传感器网络模型中包括两类实体：传感器节点（以下简称节点）和控制台。节点采集数据（或 者根据接收到的数据产生动作），对外发布包括通信地址、ID 、名称、通道数目在内的信息，是服务器端；控 2012-05-19########################2012-05-19########################2012-05-19 Signal Process System 制台能够自动发现节点、与之连接并交换数据，是客户端。 ARM 系列处理器具有处理速度快、超低功耗、应用前 SOC。 AgileSN 控制台与节点有两种通信模式：客户机/服务器与发 景广泛以及价格低廉等优点，是嵌入式市场的主导产品。而 布/订阅。在客户机/服务器模式下，控制台向目标节点发出 ARM7 系列又最适合用于对成本和功耗要求较高的消费类应 包括函数地址、通道地址和输入参数的请求数据包，节点接 用，系列中的 ARM7TMDI 是目前使用最广泛的 32 位嵌入式 收并解析数据包后进行相应的动作；而在发布/订阅模式下， RISC 处理器，属低端