互聯網的物聯通信技術探討范文

本站小編為你精心準備了互聯網的物聯通信技術探討參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1關于服務器的通信方式

基于對上述平臺的了解和學習，筆者認為各個物聯網平臺的服務器，主要基于網絡地址的轉換策略，當然優秀平臺還采用了數據并發、海量存儲、信息安全等技術。本文的服務器，主要采用TCP和HTTP傳輸控制協議。中控與服務器之間采用TCP協議，主要考慮該協議的超時重發，數據檢驗，流量控制、傳輸穩定可靠等優勢，可以保證數據能從一端傳到另一端。后期若涉及到音視頻或大容量數據傳輸，可以進一步擴展到UDP協議。安卓客戶端與服務器之間，采用HTTP通信協議，優勢是：支持服務器/客戶模式、協議簡單靈活、通信速度快等優勢。服務器、中控、客戶端的邏輯關系如圖1所示。服務器采用java的框架技術，采用TCP、HTTP內網穿透方式，保障通信雙方在私網內，仍實現設備間的遠程連接和控制，有效避免設備入網做端口映射。穿透過程是：中控和客戶端，分別與服務器建立連接，服務器記錄兩端的IP和端口號；服務器分別向兩端發送對方的地址信息；雙方異步調用Socket套接字，連接對方的實際地址；同時，雙方在各自本地端口監聽對方發送的信息。由于雙方都向對方發送了連接請求（假設各自的SYN封包已經通過了本地NAT），因此在對方連接請求到達本地監聽端口時，內網路由器會認為該請求是前面連接會話的一部分，默認通過。本地監聽端口就會用SYN-ACK響應，同意對方的連接。至此，中控與客戶端之間，借助服務器穿透NAT，實現遠程通信。

2服務器內部邏輯關系

服務器除了負責設備間的地址映射外，還需要建立數據庫，確立通信雙方的邏輯關系，以滿足多用戶、多任務、多設備的并發操作。其中，包括中控系統內部的設備ID、類型、數量、狀態、控制命令、模式管理等；包括安卓客戶端的賬戶管理、權限管理、設備狀態管理等。數據庫結構如圖2所示。具體過程是：中控系統首次訪問服務器時，服務器端獲取中控的IP地址和端口；根據中控系統內的各種模塊ID號和類型，服務器端分類建庫，為客戶端功能模塊的頁面推送，以及反向鏈接控制做好準備。客戶端聯網后，根據服務器提供的中控賬號，輸入登陸密碼，開始接受由服務器推送的客戶端功能界面。

3安卓客戶端

3.1安卓平臺的介紹安卓由Google于2007年推出，是一個基于Linux操作系統的開放平臺。該平臺允許任何移動終端廠商加入到Android聯盟中來，資源開放吸引了大量的開發者，隨著用戶和應用程序的日益豐富，Android平臺日趨成熟，已躍居全球最受歡迎的智能終端平臺。Android平臺的架構分為五個部分：Linux內核、庫、Android運行環境、應用程序框架、應用程序，具體如下：（1）Linux內核：核心服務（包括硬件驅動程序、進程和內存管理、安全、網絡和電源管理）由Linux內核處理，內核在硬件和軟件棧的其他部分之間提供了一層抽象。（2）庫：庫運行在內核之上，包含了各種C/C++核心庫，提供管理顯示的外觀管理器；包含SGL和OpenGL的圖形庫；本地數據庫支持的SQLite；集成了Web瀏覽器和Internet安全的SSL和WebKit。（3）運行環境：Android運行時包含了核心庫和Dalvik虛擬機，是面向應用程序提供動力的引擎，它和庫一起形成應用程序框架的基礎。核心庫提供了Java中間件，以及Android特定庫可用的大部分功能。Dalvik是一個基于寄存器的虛擬機，可以保證一個設備高效地同步運行多個實例。（4）應用程序框架：該框架提供了用來創建Android應用程序的類，它還對硬件訪問和對用戶界面及應用程序資源的管理提供了一般抽象。（5）應用程序：所有應用程序，包括本地的和第三方的，都使用相同的庫來構建在應用層之上。

3.2客戶端功能本方案中，安卓客戶端采用C/S結構，支持中控的無線入網。具體流程是：同在一個網內的中控工作模式為AP熱點，安卓客戶端采用組播Socket搜索中控AP。安卓客戶端登陸中控web界面，設置中控工作模式為STA站點，并輸入中控掛載的無線路游器賬號和密碼。中控獲取內網動態IP后，開始向服務器發送socket請求。同時，安卓客戶端在協助中控的站點模式切換過程中，獲取中控ID號；向服務器發起首次http連接，服務器接收的套接字中包含中控ID，參照服務器數據庫的中控ID，為客戶端匹配對應的中控，向兩端發送對方的IP及端口；服務器進一步根據中控系統的設備庫，向客戶端推送對應的功能界面，功能示意圖如圖3。客戶端主要的組成模塊：（1）通訊模塊：負責與服務器建立通訊。采用多線程技術，通過創建三個線程來進行處理。一個線程負責消息的發送，一個線程負責消息的接收，一個線程負責心跳信息。（2）解析模塊：主要用來解析XML數據流，根據解析元素的不同類型封裝成不同的數據對象。（3）加解密模塊：負責對發送的消息進行加密，對收到的消息進行解密，以確保通訊數據安全。（4）數據模塊：該模塊中定義了整個客戶端中大部分的數據類型和對象。（5）應用模塊：該模塊是客戶端和用戶交流的接口，包括數據顯示、狀態控制、端口配置等。

4硬件系統

4.1核心模塊功能中控硬件電路采用模塊化設計思想，主要包括STM32核心處理模塊、WIFI模塊、Zigbee模塊、電源模塊等。其中，STM32是一款低功耗、低成本、高性能、高集成度，并具有工業級溫度范圍和性能的微處理器；基于Ucos微處理器，運算處理高達速度72MHZ，外設資源豐富；中控系統負責內、外網之間的數據收發。STM32功能示意圖如4所示。其中，外網通信采用型號為USR-WIFI232-L的Wifi模塊。該模塊集成了MAC，基頻芯片，射頻收發單元，以及功率放大器。內部固件支持TCP/IP協議棧，通過該芯片，低速設備均可以方便的接入無線網絡，實現聯網絡控制與管理；其次，該模塊針對低流量、低頻率的網絡數據傳輸有很大優勢。該模塊尺寸小，采用表貼封裝，可內嵌在PCB單板電路上。其次，內網數據的收發采用Zigbee方式通信。本系統采用的模塊型號是DRF1605H，主要采用CC2530芯片，低成本、低功耗、寬電壓、工作頻率2.4GHz、基于IEEE802.15.4協議開發，支持Zigbee2007Pro協議棧，廣泛應用在工業控制的無線傳輸領域。

4.2軟件層次中控軟件層次結構分為：驅動層、通信層、應用層。其中，驅動層包括FWLib和BSP。FWLib是ST公司推出的驅動支持軟件，提供系統初始化函數，對中斷和操作系統提供支持，從而方便軟件的開發。系統層包括了操作系統和中間件軟件LwIP，操作系統負責軟硬件資源的管理，各部分軟件以操作系統為中心。LwIP是針對嵌入式系統的TCP/IP協議棧，包含TCP、IP、UDP、ICMP等協議。最后，應用層根據模塊化和功能獨立原則，將應用程序主要分成4個子任務：系統初始化任務、LCD顯示任務、TCP發送任務和超時重傳任務、zigbee協調器的收發任務，結構示意圖如圖5所示。

5結論

通過項目實踐，筆者切實感受到：基于互聯網的物聯通信平臺，是連接感知層與應用層的重要紐帶；相信近年內，將會出現一批優秀的物聯通信開放平臺，實現傳感網絡、3G網絡、以及其它協議的互聯互通，既可實現廣域互聯，也可以實現局域網互聯。伴隨著廣泛的感知網接入、通信協議轉換和強大的系統管理等特點，物聯網平臺將在工業控制、智能家居、環境檢測、醫療衛生、農業生產等行業，有著廣闊的應用前景。

作者：鐘良驥陳娟游曉佳陳蔚單位：湖北科技學院咸寧職業技術學院