淺析物聯網智能信息橋的設計

丁亞偉 李宗伯

國防科學技術大學湖南長沙410073

所謂的IBOI具體是指物聯網智能信息橋(全稱Intelligent information bridge)，主要功能是：實現各個網絡裝備之間在物聯網中的數據資料兼容與協調搭配的橋接裝備，這種裝備具有連接各個聯網設備、接頭搭配、數據資料打包傳遞等作用，其中接口匹配包括接口速率匹配、接口協議匹配和接口校驗匹配等作用。它的主要任務通常包括數據資料的接收、數據資料的傳遞、數據輸出和參數調整，通過這幾個環節，分別實現參數校準，接收源信息，轉換成目標信息并發送到輸出接口的任務。在這里，筆者以智能電表與無線模塊之間的智能信息橋為主要案例進行分析。

一、 IBOI物聯網智能信息橋概述

以RFID與Bar cod的不斷發展最為前提條件,物聯網技術才慢慢的形成，所以對于該技術最早的認識是：把所有物品通過射頻識別（RFID）和條形碼等信息傳感設備與互聯網連接起來，易形成一個自動化,智能化的管理體系。隨著這項技術的不斷發展成熟以及越來越普遍化的使用趨勢，專門負責研究這一技術的團隊與組織便應運而生，所以才有了現階段各種物聯網裝備的不斷更新換代。但是，因為相關的管理體制的缺陷，所以不同的研究組織研制出不同種類的產品在這一行業沒有統一的一個標準以供參考。物聯網設備之間通信需要一個IBOI的橋接設備，因為與其它裝備相比它具有高性能、簡單易行的優點。

1、IBOI物聯網智能信息橋的功能

該種類型的信息橋能夠起到物聯網設備之間接頭調整、數據資料打包及重新校驗等作用，即使是這些設備具有不同的接口與不同的通信協議。在這里，筆者以智能電表無線抄表體系作為分析案例：該信息橋設備的功能如下圖。該信息橋在這個體系中的主要功能是有兩個，一個是橋梁功能，另一個是翻譯功能。第一，必須可以接通智能電表的485接頭，1201是最佳速率標準，而且可以辨識EVEN校對的信息A；同時又可以把信息A翻譯成ODD校對模式下的信息B；又可以接通無線終端裝備的232接頭，9601是最佳速率標準。

2、IBOI現狀及發展趨勢

現階段，該種信息橋裝備在市場上還不多見，而且耗費資金比較大，同時它能夠起到的作用微乎甚微。市面上大部分IBOI信息橋都是接頭類型調整或者速率匹配，而對于協議匹配、校驗匹配及信息資料重新打包等作用一般不具備。現階段，市場上物聯網裝備的數量在不斷地攀升，而且市場對物聯網設備的功能性的標準也在不斷提高，所以在物聯網設備接口統一標準缺失的大環境下，高性能、低資金耗費、便于操作簡單易行的IBOI便成為了眾多物聯網裝備中備受親睞的一個，該種類型的信息橋的問世，有利于推動其它類型的物聯網裝備的研制工作的進行，推動了物聯網使用市場的繁榮。

二、 IBOI模塊的設計實現

1、485接口電路

在使用的過程中，485電路必須經過其它程序的協調才能進行有效的調節控制，為了解決這個問題，筆者嘗試了圖2中經過了調整的電路來實現有效的調配。因為RS-485芯片具有獨特的性能，接收器的檢測靈敏度為±200mV，即差分輸入端VA-VB≥+200mV，輸出邏輯1，VA-VB≤-200mV，輸出邏輯0；但是，當A、B端電位之間的差距不夠201mV時，信息資料的傳遞就會不穩定。所以在具體的設置中，前者的電位必須要超過后者，在這種情況下，RXD的電平在485總線在不傳遞數據資料的時候電平可以保持穩定的，接收器中就不會出現亂碼。

圖2 改進電路

2、IBOI控制中心設計

該中信息橋的控制中心在信息資料接收的過程中，必須做好如下幾個工作：接收速率、校對驗證、重新審核、信息輸出途徑中的速率調換等內容。在硬件設計方面，本系統中采用飛思卡爾半導體公司提供的性價比比較優越8位單片機MC9S08AC16作為中心控制芯片，這種類型的設備最大頻率為40Mhz，可以保證信息資料的快速有效的傳遞；具有兩路獨立全雙工SCI接口，可以獨自展開各項任務的調配和設計，一個接口用來接收信息，一個接口用來發送處理完成的信息，并且這兩個SCI模塊都支持自動校驗作用，在儲存器設置的過程中來實現硬件設備的自主增加，完成信息資料的檢查，主要可以使用的驗證措施有ODD和EVEN兩種，通過這種措施可以省去使用特殊程序的麻煩，降低成本消耗[4]。

3、IBOI軟件設計

在IBOI系統中，跟軟件設計有關的內容主要有數據的驗證、接口的驅動、轉發控制部分一級波特率調整部分。數據驗證，在該體系中，錄入輸出接口驗證由AC16的SCI模塊來負責，不需要耗費任何人力，所以在具體的設計過程中，只需要在剛開始的時候，選擇好驗證措施就行。在 AC16 單片機中有個SCIxC1寄存器，如下圖。

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在這種類型的儲存裝備中，PE位為校驗使能位，在PE=0（默認）的情況下，模塊不具備驗證的作用，在PE=1的情況下，模塊才具有驗證的作用；PT位為校驗方式選擇位，在PT=0（默認）的情況下，模塊使用的是EVEN驗證措施，在PT=1的情況下，模塊是通過ODD來進行驗證的[5]；所以，從電表中接受數據資料的裝備應該設置PE=1、PT=0。根據相同的措施，我們完全可以將SCI2的驗證措施設置成無效狀態，即PE=0、PT=0。

結語：

在本文中，筆者設計實現的IBOI模塊，在無線抄表系統中發揮了應有的價值，得到了認可。

【參考文獻】

[1]曹振華,祖寶明. 物聯網智能信息橋的設計與實現[J]. 計算機時代,2013,12:27-29.

[2]趙志軍,沈強,唐暉,方旭明. 物聯網架構和智能信息處理理論與關鍵技術[J]. 計算機科學,2011,08:1-8.

[3]文豪. 船聯網智能信息終端的研制[D].集美大學,2013.

[4]張洪雷. 物聯網架構和智能信息處理理論與關鍵技術[J]. 計算機光盤軟件與應用,2013,22:38-39.

[5]屈勇. 基于物聯網的智能高速公路系統研究[D].大連海事大學,2011.