基于STM32F的智能家居服务网关设计

(2)终端节点与路由节点

传感器节点是组成传感网的最基本单元，主要有射频通信模块和传感器数据采集模块组成。终端

节点与路由节点的硬件一样，不同之处主要表现在软件上。

终端节点硬件图如图3 所示。根据CC2430 的特点，它是一款集Zigbee 协议栈、RF 射频模块以

及增强型51 核于一身的SOPC，可以满足对数字或模拟传感器模块收集的数据处理及在WSN 中的通传输任务。

图3 终端节点硬件框

3 系统软件设计

系统软件分为运行于ARM 上的服务网关软件和运行于CC2430 模块上的WSN 网关软件。考虑到服务网关软件的总体设计的复杂程度以及层次性模块化的设计理念，系统采用嵌入式操作系统uCOS-II 作为系统资源的管理，对系统功能任务化。服务网关软件总体设计框图如图4 所示。

图4 服务网关总体设计框

3.1 服务网关软件层次结构

服务网关软件层次结构分为：底层驱动层，系统层，应用层。

(1)底层驱动层

底层驱动层包括FWLib 和BSP。FWLib 是ST公司为了对其ARM 的支持而推出的驱动支持软件，

提供系统初始化函数，对中断和操作系统的支持，存储器分配以及所有片内外设的驱动，从而方便软件的开发。此外，用户还应开发针对应用的板级支持包(BSP)，在本系统中BSP 的内容主要是应用开发板相关的硬件驱动。

(2)系统层

系统层包括了操作系统和中间件软件LwIP，操作系统是对软硬件资源的管理，其他各部分软件都

要以操作系统为中心。操作系统移植的过程中，主要任务是改写针对处理器和编译器相关的部分，向上为应用任务提供支持，向下连接驱动程序来实现对硬件的操作[4]。LwIP 是一个针对嵌入式系统的TCP/IP 协议栈，本程序包含其基本功能：TCP、IP、UDP、ICMP。LwIP 的操作系统模拟层提供了向操作系统移植的方便，因其包括了任务间通信的机制：信号量、消息邮箱。

(3)应用层

本设计根据模块化和功能独立性原则，将所有的应用程序分成7 个应用任务，分别是引领全局的

根任务，与输入输出有关的按键任务和LCD 显示任务，与嵌入式WEB 相关的TCP 发送任务和TCP 超时重传任务，与WSN 协调器相关的串口数据发送任务和Zigbee 控制命令任务。