面向智能化小区停车场的物联网网关设计与实现

摘要

随着人民生活水平的提高，汽车逐渐走进千家万户。近年来，我国私家车保有量不断攀升，随之车辆停放问题逐渐成为突出的社会问题。随着微计算机技术的发展，传统的停车场管理系统已不能满足实际应用需求。现有的停车场管理系统存在的问题主要有:无法对车辆进行定位、没有实时监控功能等。针对以上停车场中存在的问题，考虑到私家车大部分时间停的地点比较固定，通常停在自家小区停车场中，设计了面向智能化小区的停车场管理系统。
　　 论文着重讨论了智能化小区停车场网关部分的设计与实现。本网关的协调器模块主要接收从ZigBee网络发来车辆信息。协调器模块使用CC2530芯片，接收数据后以串口的形式传送给网关的主控制器模块，主控制模块会记录每辆车的信息和收到此信息时的时间戳。当主控制器模块收到车门被非法打开的信息时，通过TC35短信模块发送短信报警和蜂鸣器模块报警，只有当输入正确的密码后，蜂鸣器才会停止报警。正常情况下主控器模块也会把每辆车的信息发送给服务器，方便了管理人员对车辆的监控。如果ZigBee网络出现异常情况，主控制器模块长时间没收到该车的信息时会产生该车的告警并通过以太网发送给服务器端，这样可以及时通知管理人员对ZigBee网络进行检查。
　　 在主控制器模块，选用S3C2440A芯片为硬件开发平台。根据该芯片外围电路对u-boot和Linux内核进行了移植，还涉及到了内核驱动程序的开发。根据系统的功能需要对内核进行了相应的裁剪，减小了内核的体积，加快了内核的启动速度。在应用层的软件设计中采用模块化设计实现了所需要的全部功能，并添加了看门狗程序，提高了系统的可靠性。最后，对整个系统进行了模拟测试，结果表明所设计的网关能够有效地解决车辆管理和实时报警等问题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要组织结构及其章节编排

第2章 系统结构及硬件电路

2．1 系统功能的总体需求

2．2 系统的总体结构

2．3 网关的整体结构

2．4 ZigBee技术简介及硬件电路

2．5 GSM模块简介

2．6 主控制器模块简介

2．6．1 蜂鸣器报警模块

2．6．2 按键模块

2．6．3 串口模块电路

2．6．4 网卡模块电路

2．7 本章小结

第3章 系统软件设计

3．1 嵌入式操作系统的比较和选择

3．2 嵌入式Linux系统的软件结构与分布

3．3 开发环境搭建

3．4 BootLoader概述与选取

3．5 u-boot分析与移植

3．5．1 u-boot启动分析

3．5．2 u-boot移植

3．6 Linux内核配置和裁剪

3．7 构建根文件系统

3．7．1 根文件系统介绍

3．7．2 使用Busybox制作Linux根文件系统

3．8 本章小结

第4章 Linux内核驱动开发

4．1 Linux内核驱动简介

4．1．1 Linux内核设备驱动的分类

4．1．2 Linux设备驱动的开发方法

4．2 按键字符设备驱动开发

4．3 Linux网卡设备驱动开发

4．3．1 Linux网卡设备驱动的结构

4．3．2 网卡设备的初始化

4．3．3 设备的启动与关闭

4．3．4 数据包的发送过程

4．3．5 数据包的接收过程

4．4 本章小结

第5章 停车场网关的应用层软件设计

5．1 网关的工作原理

5．2 协调器模块软件设计

5．2．1 TI开发的Z-Stack协议栈介绍

5．2．2 向Z-Stack中添加应用任务

5．3 数据帧格式设计

5．4 主控制器模块软件设计

5．4．1 串口数据采集子模块

5．4．2 心跳扫描模块功能设计

5．4．3 socket网络编程

5．4．4 蜂鸣器报警子系统

5．4．5 看门狗程序模块设计

5．4．6 TC35短信报警模块

5．4．7 进程间通信

5．4．8 Log文件设计

5．4．9 系统总体结构

5．4．1 0 Makerile文件

5．5 本章小结

第6章 系统的模拟调试与分析

6．1 网关连接设置

6．2 系统调试

6．3 调试分析

6．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文