基于Linux内核的无线多频段WSN网关设计

3．3 嵌入式Linux网络编程

本设计中通过TD—SCDMA网络接入Internet。WSN子网的某一节点在上电后，网关分配给其一个1 6位的短地址，使其在子网中标识自己，然后周期性地发送其采集到的数据。网关收到传感器节点传送过来的数据之后，进行IEEE 802．15．4协议与以太网协议的转换，为了向网络设备提供透明的接口和区分串口数据的来源，需要制定统一的数据帧格式，所以协议转换后加上slip的帧头，通过串口设备发送给ARM。

ARM在解析了slip帧头之后交给上层以及MAC层，解析以太网头，然后上交给适配层，适配层将对完整的IPv6数据进行压缩或者分片。数据在 IPv6层根据邻居发现，找到要发送的网络，并且进行路由转发，经过在MAC层加上相应的MAC头后，经TD模块发送到TD—SCDMA通信网。这样，从子网到TD网络的数据转发结束。

3．3．1 PPP协议简介

PPP是一种提供两个实体之间数据包传输的链路连接设计的链路层协议。这种链路具有全双工操作、实现流量和差错控制等功能，并按照顺序传递数据包。可以通过拨号或者专线方式，让客户端和服务端建立起一种点对点的连接，传递数据。

3．3．2 建立拨号连接

在Linux系统中，通过PPP可以将主机与一个PPP服务器连接并进入该服务器所连接的网络资源，就好像直接连上那个网络一样。建立一个PPP连接上网主要有以下步骤：第一步是调用会话程序。然后会话程序通过发送AT指令给3G模块，完成拨号、身份验证、配置等工作。最后，客户端的pppd程序与服务器端的pppd程序进行握手，建立好连接，相互传递数据。多频段网关建立网络连接流程图如图8所示。

3．4 应用程序的设计

由于数据来源于4个频段子网汇聚节点的串口，因此网关的应用程序采集多频段子网汇聚节点数据部分设计上采用Linux系统中的多设备读取机制select（I／O多工机制）来实现对多个串口的监听。多串口采集数据的流程如图9所示。

图9 多串口采集数据的流程图

4 实例测试

图10为PPP拨号成功后超级终端显示的Linux系统信息截图，拨号目标上位机地址是222．182．101．220，从图中可以看出，PPP拨号成功，并且获得了TD网络分配的IPv4地址10．81．185．15，远程服务器IP为192．200．1．21。

图10 PPP拨号成功后超级终端显示的Linux系统信息截图

结语

随着物联网时代，TD—SCDMA将促进物联网有效发挥无缝通信的巨大威力，该方案充分利用了互联网和无线通信公用网络资源，将无线传感网技术、嵌入式技术、TD—SCDMA通信有机地结合起来，成功设计了WSN／TD网关，实现了无线传感网与TD—SCDMA网络的融合，在实际应用当中取得了良好的效果。