基于MTK平臺的物聯網網關設計

李福柱

摘 要：基于供應側發展的前提下，我國的綜合國力和經濟實力取得顯著的進步，同時，也促進了物聯網產業的發展。由于物聯網產業的不斷發展，使得物聯網相關產業，在社會經濟發展中具有顯著地位。雖然我國物聯網技術在行業的發展領域取得了一定的研究成果，但是還存在著一些不可抗力的制約因素，比如通訊標準的制定，以及在日常使用中的弊端。為此，需要對物聯網的整體架構及嵌入式技術做出研究分析，通過MTK無線路由平臺的使用，加強物聯網網關的通訊功能。本文主要分析了物聯網的層次結構和傳感器的組成原理，論述了網關設備嵌入式技術的分析，進一步提出了網關功能規劃和模塊設計的研究，更好的為物聯網領域奠定了研究基礎。

關鍵詞：MTK平臺；物聯網；網關設計

一、概述物聯網的層次結構

物聯網的層次結構主要分為三層，感知層，網絡層和應用層，下面主要對這三層的結構原理做出分析。

（一）論述感知層的結構分析

感知層的存在，是區別物聯網和互聯網的關鍵。同時，感知層也是物聯網功能拓展的重要核心。感知層中的技術關鍵便在于承擔著感知信息作用的傳感器，傳感器一直是物聯網行業的一個研究和發展重點。傳感器所采集的數據是大數據分析的基礎，沒有數據的準確性，大數據和物聯網也是空談。傳感器不僅僅要具備感知信號、標識物體的功能，還需要具有相應的接收反饋，根據返回信息進行相應處理和控制的能力[1]。感知層結構包括傳感器，電子電路和外殼。傳感器一般是通過物理或者化學反應產生一定的信號，電子電路把這些信號進行調制和處理變成軟件能識別的數字信號。

（二）論述網絡層的結構分析

物聯網的網絡層主要實現的功能是連接作用。使得感知層采集到的數據能夠通過網絡層傳輸到云服務器端，同時云服務器端的數據和命令也能通過網絡層下發到感知層，實現雙向通訊。隨著現代化信息技術的發展，使得網絡層數據傳輸的功能越來越強，所傳輸的數據也變得越來越多。這就對計算機網絡的傳輸速度起到了一定的要求。為此，在網絡層通訊工作中，數據的傳輸需要更高的數據帶寬。

（三）論述應用層的結構分析

在物聯網結構層次上，應用層屬于最高一層。應用層的作用是能夠對信息分類處理，為終端用戶提供指定的數據，顯示到用戶的設備，包括手機APP，電腦網頁等。由于物聯網應用層的信息傳輸，網絡層的連接和感知層的數據傳輸進行工作。針對現在比較成熟的云計算功能，應用層可以處理智能化信息，從而促進了互聯網信息的發展[2]。

二、論述傳感器組成原理的研究

傳感器的功能實現是主要通過感知或檢測現有的信息數據，并把這些采集到的信息數據轉換成數字信號進行表示。為此，傳感器技術在處理信息上具有感知和監測的功能，并使之按照一定規律轉換成與之對應的有用輸出信號的元器件或者裝置。這些被感知或檢測的信息中可能包括電量也可能是非電量，但在大多數的情況下，傳感器都是將非電量轉換稱可以按照一定規律，與待測非電量所對應的電量。如溫度，濃度等等。

三、論述網關設備嵌入式技術的分析

（一）論述網關硬件設計技術的要求

目前，在對程序設計的過程中一般是使用MCU程序編寫，然后借助集成開發環境，對程序進行燒錄。通過燒錄器對芯片進行燒錄，可以直接將編譯完成的燒錄文件燒錄進入MCU內部，但一些嵌入式芯片并不具備可燒錄性。對于不具備燒錄的芯片可以在上電后先是通過SPI接口，從外置的Flash芯片中，將代碼文件讀取到芯片的ram中，然后再運行程序，啟動系統[3]。

（二）論述嵌入式操作系統的研究

由于嵌入式操作系統在正常運行中，不僅僅是處理一個任務，大部份實際應用中都需要同時處理較多個任務。因此，如果不能合理規劃軟件的架構和任務資源的分配，有可能導致任務資源產生競爭的關系，導致內存不足，甚至會導致計算機系統無法運行，這些問題的出現會對系統的穩定性造成極大的影響，而且類似的問題不一定在開發和測試階段能發現，如果在客戶現場才出現問題，將會對客戶和自身產品品牌造成損失。同時，MTK平臺物聯網的研究與實現，也會涉及這些問題。為此，需要有效的了解計算機的操作系統，并對計算機所面臨的問題做出分析。為了解決這些問題，計算機嵌入式操作系統能夠采取同步或互斥的手段進行處理任務資源的分配從而保障計算機的正常運行。計算機操作系統的正常運行同步狀態下和互斥撞下有所差異，使得任務的正常運行之間會產生排斥作用。一個任務的運行需要等到另一個任務不運行的前提下，才能夠正常工作。現在很多嵌入式操作系統都具有原生系統的官方編碼，為此，可以在原生系統的官方編碼刪除添加一些程序，能夠有效的解決嵌入式操作系統的同步和互斥的問題，從而保證嵌入式操作系統的正常運行。

四、MTK網關功能規劃與環境搭載的設計

（一）論述智能網關的功能設計

智能網關軟件的合理應用需要在傳統應用模式上添加兩個線性的控制程序和相關的網絡模塊程序，能夠有效的接收串口數據。合理的判斷串口接收的數據是否為指令數據還是普通數據。如果是配置指令，數據就需要將配置劃分及時產生有效的信息數據，不需要操作flash，而是把一些調整的參數保存在flash中，也就意味著配置參數在一定程度上對flash的操作有所不同。最后就需要根據flash的操作參數，合理的設計網絡配置的功能，從而方便對網關進行配置設計[4]。

（二）網關軟件功能的模塊設計

（1）工作參數結構體的設計

開發和創造智能互聯網網關是在路由器的研究基礎上進行參數的設計。為此，在功能模塊上具有新的要求。在每次上電開機時，嵌入式系統都會通過芯片的硬件接口，從flash芯片的參數區導出各種的數據，用來保證結構體的完整信息化，如果flash存儲區域為空，也就證明，系統將默認的參數接口去寫flash，并且設置成默認的狀態。

（2）系統定時功能的設計實現

嵌入式系統研究中，需要設計時鐘組件滿足同步工作的要求。另外，時鐘定時功能的設計能夠保證系統和外部設備的正常通信功能。為此，嵌入式系統的時鐘，具有保證各個任務同步的作用。具體的實現方式是通過一個單獨的線性程序，建立計數器并調用系統的延時函數。當延時程序啟動時，能夠對計數器進行技術，從而保證系統定時功能的實現。

總結

綜上所述，通過對物聯網體系架構和嵌入式技術的研究和分析，并基于MTK無線路由平臺在編程軟件的環境下，借助嵌入式編程，從而實現了物聯網網關的基本通訊功能。另外，通過網頁和編程初步對嵌入式網頁的配置做出了研究，進一步保證物聯網在社會中的發展。

參考文獻

[1]于瀅，謝濤，矯魯平，.基于NB-IoT的智能網關設計[J].計算機測量與控制，2019，27（01）：182-186.

[2]林敬學，李會平.基于物聯網的工業環境監控平臺[J].電子設計工程，2019，27（07）：47-50.

[3]馮天成，盧社階.基于物聯網技術的智能油煙在線監測系統的設計[J].福建電腦，2019（2）.

[4]楊楓.基于MTK平臺的物聯網網關設計[D].