基于ZigBee的溫室監控系統網關設計

引言
溫室監控系統用于實時監測室內溫度、濕度、CO2濃度等環境參數，以便做出相應調整，使作物處于最佳環境中生長。現有的無線溫室監控系統大多在無線局域網絡覆蓋范圍內進行環境信息監測，傳輸范圍有限，且功耗和成本較高。
ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低成本的無線網絡技術。2節5號電池即可使ZigBee射頻芯片工作6～24個月。
本設計采用ZigBee技術組建無線局域網，并通過網關接人到以太網。不但很好地解決了功耗和成本問題，而且也有效擴展了數據的傳輸范圍。

1 系統設計
溫室監控系統的結構示意圖如圖1所示。系統由無線傳感節點、嵌入式網關、人機交互界面3個部分組成。無線傳感節點通過連接傳感器來獲得相應的環境參數，并將數據發送至網關節點。嵌入式網關承擔網絡管理的功能，主要負責組建ZigBee無線網絡并將傳感節點傳回的數據上傳至以太網中。人機交互界面的作用是將這些數據實時地顯示在網頁上，也可以通過網頁進行遠程控制。

無線局域網中的各傳感器節點采集溫度、濕度、C02濃度等環境信息，經網關處理后，監控終端計算機通過IE瀏覽器即可訪問這些數據，從而實現遠程監控環境信息。

2 硬件設計
整個系統涉及ZigBee網絡和以太網，為了使2個網絡能相互通信，需要建立網關。本文用嵌入式BOA服務器作為2個網絡的信息中轉站，以實現網關的功能。BOA服務器是一個小巧高效的Web服務器，運行于Unix或Linux系統下，支持CGI的、適合用于嵌入式系統的單任務的HTTP服務器。
2．1 網關硬件設計
嵌入式BOA服務器可以在嵌入式Linux操作系統的支持下進行設計。網關硬件結構如圖2所示。

網關硬件包括如下部分：
①S3C2440A，Samsung公司的一款基于ARM920T內核的32位RISC嵌入式微處理器，運行頻率可達400 MHz。
②256MB Flash，存儲Bootloader和Linux操作系統以及文件系統。
③64MB SDRAM，作為系統運行時的程序和數據存儲器。
④DM9000A網絡控制器，提供以太網連接功能，以滿足用戶通過TCP／IP以太網進行實時的數據交互。
⑤JTAG仿真調試接口，支持ADS等集成開發環境利用JTAG調試接口對整個硬件電路進行軟件開發和調試。
⑥UART接口，連接CC2430射頻芯片以實現ZigBee無線局域網絡與以太網的互聯。