基于茶園旱情監測系統的WSN網關設計
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Linux是內核可裁剪、重新配置的操作系統。在ARM平臺上移植Linux嵌入式操作系統的工作分為建立交叉編譯環境、Bootloader移植、Linux內核(kernel)移植、文件系統移植和系統驅動程序設計等。Linux系統移植示意圖如圖2所示。
交叉編譯環境是由編譯器、連接器和解釋器組成的綜合開發環境，可以將應用程序轉換成能在目標機上運行的二進制代碼。
Bootloader是嵌入式系統上電后執行的第一個軟件代碼。它的主要運行任務就是將內核映像從硬盤上讀到RAM中，然后跳轉到內核的入口點去運行，即開始啟動操作系統。
文件系統是指在物理設備上的任何文件組織和目錄，它構成了Linux系統上所有數據的基礎。該系統選用JFFS2作為文件系統。
在Linux中，設備驅動程序的設計和使用一般有兩種方式可供選擇。第一種方式是將設備驅動程序作為可加載的模塊，動態地加載到內核，模塊是內核的一部分，但以獨立的個體形式存在；第二種方式是將設備驅動程序作為內核代碼的一部分編譯到內核中去，是以內核模式運行的。本文選用了第二種方式。
3 遠程數據傳輸方式設計與實現
在無線傳感器網絡與外部網絡進行遠程數據傳輸的過程中，網關處于承上啟下的地位，是數據傳輸的中樞節點。本文的通信軟件包括網關與匯聚節點通信模塊和網關與遠程終端通信模塊。
網關與匯聚節點之間的通信主要是指網關接收匯聚節點數據的過程，一般采用串口通信方式。由于Linux內核中已嵌入了串口驅動程序，對串口的操作可通過設備文件來實現。
網關與遠程終端進行數據傳輸則分別通過開發以太網應用程序和利用PPP協議，實現了以太網的有線通信和GPRS的無線通信。采用面向連接的客戶機／服務器模型，其通信過程見圖3。考慮到對數據傳輸的可靠性要求較高，故采用基于TCP的流式套接字(socket)通信機制。利用Sierra Wireless公司的Aircard750上網卡連接移動GPRS網絡接入Internet，從而實現網卡與遠程監控中心的數據交換。利用PPP協議棧把數據包封裝成IP包的格式，發送給無線模塊。完成從撥號到最終邏輯通信鏈路的建立需要經過：網關首先通過撥號呼叫ISP，在得到ISP應答后，建立起初始的物理連接，此時可以檢測到載波信號；然后終端與ISP之間開始傳送一系列經過PPP封裝的LCP分組，用于協商選擇將要采用的PPP參數，參數協商完成后開始認證過程；認證成功后，通信雙方開始交換一系列的NCP分組來配置網絡層。對于上層使用IP協議的情況而言，此過程是由IPCP完成的；當NCP配置完成后，邏輯通信鏈路就建立好了，雙方可以開始在此鏈路上交換上層數據。該過程中PPP狀態轉換如圖4所示。
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