用于WiFi与ZigBee无线网络协议转换的嵌入式网关的制作方法

专利名称：用于WiFi与ZigBee无线网络协议转换的嵌入式网关的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信网络技术领域，特别涉及一种用于WiFi与ZigBee无线网络协议转 换的嵌入式网关。
背景技术：
ZigBee是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。 它工作于无需注册的2.4GHzISM频段，传输速率为10~250kb/s，传输距离为1(T75m。它看 起来更接近蓝牙，但比蓝牙更为简单，具有低功耗和组网能力强的优势，大多时间处于睡眠 模式，更加适用于那些不需要实时传输或连续更新的场合，实现近距离无线连接。它有自己 的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能 量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器。通常， 一节普通的 碱性5号电池能让设备工作3年。
总之，由于ZigBee网络具有低成本、易控制、低功耗、组网方便、网络健壮等特点， 所以它特别适用于工业上无线数据采集和监控网络，以及家庭自动化网络的组建。目前， ZigBee传感器网络在这些领域的应用己经成为无线短距离网络的一个研究热点。通过 ZigBee节点与不同传感器的集成，可以组建不同用途的灵活的无线ZigBee传感器网络。例 如，可以通过ZigBee节点与温湿度传感器的集成，来实现烟草仓库、粮食仓库和电厂的温 湿度监控；通过ZigBee节点与磷化氢传感器的集成，来实现粮食仓库和烟草仓库杀虫时对 杀虫气体磷化氢浓度的监控。这种应用在节省大量人力物力财力的同时，又能得到更加准确 的实时数据，尤其是使人远离了高压、有毒的监测环境。与此同时，无线ZigBee传感器网 络在家庭自动化领域的应用也得到了人们越来越多的关注。将ZigBee节点与传感器的集成 模块嵌入到家具设备中，如嵌入到电冰箱、洗衣机、电视等，使所有的电器设备成为ZigBee 网络的一个节点，这样既可以通过ZigBee协调器来检测家居设备的状态，又可以对家居设 备进行远程控制。
但同时ZigBee网络也有其自身的弱点，传输速率低、距离短，电波穿透能力不强，抗 干扰能力差，所以，ZigBee更适合于仓库、办公室、家庭等的室内小范围，大空间的使用。 那么，在避免外围空间布线的前提下，如何将ZigBee网络采集到的数据更快地共享到 Internet网络上，使Internet上每一个授权的用户都可以实时地监测到这些数据，并可以 远程控制。研究者想到了 WiFi技术，通过WiFi接入，将ZigBee采集到的数据共享到Internet
上，Internet上的授权用户同样可以通过WiFi网络远程控制ZigBee的节点。
WiFi的全称是Wireless Fidelity,是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准。该 技术使用的是2.4GHz附近的频段，其主要特性为速度快，可靠性高，在开放性区域，覆 盖范围广，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。
WiFi是由AP (Access Point)和无线网卡组成的无线网络。 一般架设无线网络的基本 配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资 源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。AP —般翻译为"无线访问节点"，或 "桥接器"。它主要当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装 有无线网卡的通用PC或者嵌入式系统设备均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的 资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的Hub或者是路由器，而无线网卡则是负责接 收由AP所发射信号的Client端设备。有了 AP就像一般有线网络的Hub—般，无线工作站 可以快速且轻易地与网络相连。
因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的，费用极其低廉且数据带宽极高 的无线空中接口。现在WiFi覆盖范围在国内越来越广泛了，高级宾馆，豪华住宅区，飞机 场以及咖啡厅之类的区域都有WiFi接口，国外已经有先例以无线标准来建设城域网。因此， WiFi的无线地位将会日益牢固。
基于ZigBee网络和WiFi网络各自的特点，科学家找到了一种全新的远程监控解决方案 室内ZigBee,室外WiFi，或者仓库内部ZigBee，仓库外围WiFi。它可以实现真正意义上的 全无线远程监控，是目前无线网络领域研究的热点方向，并且在山东将军烟草集团得到了尝 试性的应用。尽管ZigBee网络和WiFi网络都可以采用2. 4G的频段进行组网通信，但是毕 竟他们是两种完全不同的网络协议，如何实现两种无线网络之间的互联互通，实现室内和室 外，仓库内和仓库外的有效连接，成为了一个新的亟待解决的问题。目前为止，市场上并没 有基于这种解决方案的相关产品的出现。
发明内容
为了填补目前无线通信领域协议转换产品的空白，更好地促进ZigBee阿络和WiFi网络 的发展应用，本发明提供了一种用于WiFi与ZigBee无线网络协议转换的嵌入式网关，用于 ZigBee网络和WiFi网络之间的协议转换和数据转发，实现两种网络的互联互通。
一种用于WiFi与ZigBee无线网络协议转换的嵌入式网关，包括微处理器、系统总线以 及与微处理器相连接的外围电路，其特征在于外围电路包括Flash存储器、SDRAM存储器、
异步串行通信口、 10M/100M以太网接口、 JTAG接口、 USB接口和USB无线网卡，以及GPIO 接口和ZigBee无线收发模块；微处理器为嵌入式微处理器，内置支持Limjx、 Windows CE 嵌入式操作系统的存储器管理单元(MMU)、缓冲存储器、以太网媒体存取控制器(MAC)、 双端口USB 2.0全速主机接口 (OHCI)、两个UART、以及一个模拟电压测量模数(A/D)转 换器。
我们知道，嵌入式系统(Embedded System)是指以应用为中心，以计算机技术为基础， 软硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算 机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及一些特定的应用程 序组成。
微处理器在实施例中选用EP9301，它是Cirrus Logic公司基于ARM920T内核开发的一 款嵌入式处理器，它拥有先进的166兆赫ARM920T处理器，66兆赫系统总线以及支持Linux、 Windows CE嵌入式操作系统的存储器管理单元(MMU) 。 ARM920T的32位微处理器结构带 有一个5阶管线，能以极低的功耗提供优异的性能。16K指令高速缓存和16K数据高速缓存 可为现有的程序和数据提供零等待时间，或者也可被锁定，以确保对关键指令和数据的无延 迟存取。并且，此处理器还内置一个高性能1/10/100 Mbps以太网媒体存取控制器(MAC)， 一个运行速度为12Mbps的双端口 USB 2.0全速主机接口 (0HCI)、两个UART、以及一个模 拟电压测量模数(A/D)转换器。总之，无论是其优异的性能、较低的功耗，还是其丰富的 外部接口都能达到嵌入式网关开发的要求。
嵌入式网关的Flash存储器可以进行电擦写、掉电后信息不丢失，用于存放Redboot启 动代码、Lirmx内核和用户应用程序。SDRAM存储器的存储速度快，且具有读写的属性，主 要用作程序的运行空间、数据以及堆栈区。在系统初始化之后所有的程序代码都是调入SDRAM 中运行的。两路与UART相连的RS-232接口电路中，RS232 0用于软件调试与系统开发，RS232 1完成与PC及其他支持串行接口的设备通信。在嵌入式网关设计中，以太网接口通过交叉 线与开发主机相连，通过tftp协议将Linux内核映像和Ramdisk文件系统下载到SDRAM中， 调试成功后进而烧写到Flash中。通过JTAG接口，我们可以访问芯片内部的所有部件，对 系统进行仿真调试，从而提高产品开发的效率。USB接口是本发明产品的主要接口，用于连 接USB无线网卡，与无线AP组建外部WiFi网络。嵌入式处理器通过GPIO接口与ZigBee无 线收发模块cc2420连接，作为系统协调点与ZigBee节点共同组建内部无线ZigBee网路。
嵌入式网关的软件系统主要由Redboot， Linux内核镜像文件，Ramdisk文件系统，USB无线网卡驱动，ZigBee无线收发模块驱动和用户应用程序组成。而在其软件开发中最主要 的工作就是为ZigBee无线收发模块cc2420编写驱动代码，以及客户端应用程序和服务器端 应用程序的实现。
由于嵌入式网关的硬件平台属于资源受限环境，不具备单独程序开发所需要的处理器能 力和存储空间，所以我们所有的软件系统开发都是在交叉编译环境下完成的。所谓交叉编译， 简单地说就是在一个平台上生成在另一个平台上执行的代码，这里的平台包括体系结构 (Architecture)和操作系统(OS)。我们在宿主机(redhat9. 0系统x86结构)上进行相 应的软件开发，交叉编译，生成可以在嵌入式硬件平台上运行的代码格式，然后通过tftp 下载到嵌入式平台上。
Redboot是一种应用最广泛的开源Bootloader，它集Bootloader、调试、Flash烧写于 一体，支持串口、网络下载、执行嵌入式应用程序等功能。通过download命令把编译好的 Redboot. bin映像烧写到物理地址为0x00的NOR Flash上，这样Redboot就是系统上电后 第一个运行的程序。然后利用Redboot来引导Linux操作系统。对于操作系统，我们选用的 是Linux2.4.21内核版本，首先从官方下载通用的源代码包，然后针对嵌入式网关的硬件系 统对源代码包进行修改，这里主要是修改arch目录，增加Linux内核对EP9301的支持，以 及对Ramdisk文件系统的支持，同时还要裁剪掉不需要的冗余代码，提高系统运行速度，最 后进行编译，生成Linux内核镜像文件。Ramdisk文件系统的制作可以首先借助Busybox生 成所需的大部分文件，然后补充建立/dev，/proc，/etc等，其中主要是在dev目录下根据自 己的实际需要建立设备文件，最后就可以把做好的文件系统制作成Ramdisk镜像文件。由于 选用的威盛公司基于VT6656处理器的USB无线网卡配备驱动程序，我们只需修改驱动脚本 文件中的网络参数，然后采用动态加载的模式将驱动添加到Ramdisk文件系统中。
在Linux中，对每一个设备的描述是通过主设备号和从设备号来完成的，其中主设备号 描述控制这个设备的驱动程序，也就是说驱动程序和主设备号是一一对应的，从设备号是用 来区分同一驱动程序控制不同的设备。所以，在ZigBee无线收发模块驱动程序开发中，首 先要向内核注册一个主设备号和设备号名字。具体驱动代码的编写就是根据芯片的原理，填 写文件操作的数据结构，以及申请中断、编写中断实现函数等。
当应用程序使用此设备，并向此设备发送数据的时候，驱动程序应该完成下面的任务
1. 初始化设备，设置硬件平台上各个连接管脚的工作状态，申请中断等。
2. 当接到发送命令时，按照ZigBee协议规则构造数据包，把构造好的函数通过SO 口写到
芯片CC2420的发射缓存器FIF0中，当缓冲写满时，芯片自动发送数据。
3.当芯片处于接收状态时，CC2420芯片引脚会触发驱动程序进入中断，经过判断决定是否 是发给自己的数据，如果是，则把接收的数据存入到数据结构中，否则丢弃。
所以，驱动程序的开发最重要的就是open函数以及其他功能函数的编写。Open函数用 于打开设备驱动文件，其主要功能是初始化引脚，根据接线原理图设置工作模式；设置中断 触发方式；申请中断。其他功能函数主要包括读写函数，用于内核空间和数据空间之间的数 据读写，以及驱动释放函数和I/0控制函数。
在驱动代码编写完成之后，用arm-Linux-gcc命令进行交叉编译，生成*. 0的二进制文 件，通过tftp下载到嵌入式网关的SDRAM中进行调试。调试成功后，和USB无线网卡驱动 一样，采用动态加载的模式，将^o二进制文件添加到Ramdisk文件系统中。
在无线WiFi网络中，通过以太网与无线AP相连的PC机是服务器端，而嵌入式网关作 为客户端通过tcp/ip协议与服务器端建立网络连接。所以在嵌入式网关上的客户端应用程 序要实现下面的功能
1. 建立客户端(嵌入式网关)和服务器端(PC机)的socket网络连接，为它们之间的 数据交换提供必要条件。当然，服务器端也要有相应的Server程序。
2. 将ZigBee无线收发模块接收到的来自ZigBee网络的数据读进缓冲区，然后写入USB 无线网卡，USB无线网卡会将数据打包成WiFi协议格式，送入无线WiFi网络。
一种上述嵌入式网关作为客户端的运行方法，步骤如下
a、 创建进行网络通信的套接字；
b、 设置网络相关参数；
C、与服务器端套接字进行连接；
d、 服务器端是否接受连接，是，进行下一步；否则转入步骤C;
e、 打开ZigBee无线收发模块设备文件；
f、 ZigBee无线收发模块监听是否有数据接受，有，进行下一步；否则转入步骤f;
g、 接受ZigBee网路数据，并存储到数据缓冲区；
h、 将数据从缓冲区写入USB接口，由USB无线网卡将数据打包成WiFi协议格式发送出 去，然后转入步骤f，进入死循环。
在应用程序代码编辑完成后，使用Linux下ARM的交叉编译工具arm-Linux-gcc将其编译
成嵌入式网关上可运行的二进制文件，并通过tftp下载到嵌入式网关的SDRAM中进行调试， 调试成功后再将其添加到Ramdisk文件系统中，最后和压縮的Ramdisk映像文件一起烧写到嵌 入式网关的Flash上。
至此，从ZigBee网络到WiFi网络的上行链路网关开发己经完成，嵌入式网关可以成功地 接收来自ZigBee网络的数据，进行解包，然后重新打包成WiFi协议格式的数据转发出去。在 此基础上，我们又开发了嵌入式网关作为网络服务器端的Server程序，用于开辟从WiFi网络 到ZigBee网络的下行链路。为了网络的稳定性，服务器端的Server程序并没有在Client程序 中一起实现，而是作为独立的应用进程单独实现。
一种上述嵌入式网关作为服务器端的运行方法，步骤如下
ffi创建一个能够进行网络通信的套接字；
② 设置相关网络参数；
③ 绑定套接字数据结构中的IP地址和特定的端口号；
④ 套接字处于监听状态；
⑤ 是否有客户端连接请求，是，进行下一步；否则转入步骤@; (B)与客户端套接字创建连接通道；
(S打开ZigBee无线收发模块设备文件；
⑧无线网卡监听是否有数据接受，有，进行下一步；否则循环转入步骤 ; O接受WiFi网络的数据，并存储到数据缓冲区；
ffl将数据从缓冲区写入GPIO接口，由ZigBee无线收发模块将数据打包成ZigBee协议 格式发送出去，然后转入步骤⑧，进入死循环。
程序代码编辑完成之后，同样要进行交叉编译，调试，然后添加到Ramdisk文件系统， 最后下载并烧写到嵌入式网关的Flash中。嵌入式网关作为服务器端的程序实现，成功地开 辟了从WiFi网络到ZigBee网络的下行链路，从而实现了两种无线网络真正意义上的互联互 通。
在嵌入式网关作为客户端和服务器端的程序全部实现之后，最后要完成的就是嵌入式网 关的主程序，这个主程序是以Limix系统下的bash脚本的形式来实现的。
一种上述嵌入式网关的运行方法，步骤如下
1)加载ZigBee无线收发模块驱动；
2) 加载是否成功，是，进行下一步；否则等待30秒之后转入步骤1;
3) 加载USB无线网卡驱动；
4) 加载是否成功，是，进行下一步否则等待30秒之后转入步骤3;
5) 运行嵌入式网关客户端程序；
6) 等待10秒；
7) 运行嵌入式网关服务器端程序。
嵌入式网关最大的优势就是将两种无线网络的硬件模块和软件协议栈集成在同一块板 子上实现，使其具有两种网络的不同实体功能，从而实现两种无线网络的互联互通。其具体
的工作流程如下
上电后首先启动Redboot，初始化网关硬件，给Linux操作系统提供网关硬件资源信息， 然后启动Linux操作系统。Linux操作系统内核启动之后，开始加载Ramdisk文件系统，作为 其中的一部分同时加载USB无线网卡驱动和ZigBee无线收发模块驱动。 一方面，嵌入式网关 作为ZigBee网络的协调点已经建立起无线ZigBee网络，ZigBee节点也陆续加入到此网络；另 一方面，嵌入式网关作为WiFi网络的终端设备也成功的连接到无线接入点。最后客户端应用 程序的运行，使以太网上正在侦听的pc机与嵌入式网关之间建立起可靠的上行链路，同时pc 机上的Client程序与正在侦听的网关之间建立起可靠的下行链路。通过嵌入式网关建立起来 的整体网络结构如图2所示。
网络成功建立之后，ZigBee节点就会将传感器采集到的数据，通过ZigBee网络传输到嵌 入式网关，嵌入式网关的ZigBee无线收发模块接收到这些数据之后进行解包，并将解包后的 数据存储到用户缓冲区中，然后用户缓冲区的数据再被写入到USB无线网卡，由USB无线网卡 打包成WiFi协议格式的数据发送出去。我们可以在运行Server端程序的PC机上看到这些数据 的接收，并将这些数据存储到数据库中，Internet上的授权用户可以通过访问数据库査看到 这些数据。如果我们需要在PC机上向仓库内的ZigBee网络下达一些指令，比如关掉传感器电 源，指令数据将会以相反的方向传输到ZigBee节点，ZigBee节点对这些数据进行翻译之后采 取相应的动作。
本发明的优点如下成本低，体积小，适应于项目开发中的批量生产和定点布置；采用 A脂9内核处理器，数据处理速度快；采用嵌入式Linux处理器，可靠性高，功能强大；功耗 较低，能够满足特殊环境下的长期使用。总之，本发明创造性地将两种无线网络的硬件模块 和软件协议栈集成在同一块板子上，以嵌入式系统的形式实现。从而可以在保证低成本、小
体积的前提下，以优异的性能、较高的可靠性和较低的功耗来满足项目开发的需要。作为一 个以嵌入式形式实现的无线网络协议转换器，嵌入式网关能够高效地完成无线ZigBee网络和 无线WiFi网络之间的协议转换和数据转发，实现两种无线网络的互联互通，从而极大地促进 无线ZigBee网络和无线WiFi网络在实际项目中的推广和应用。

图l是嵌入式网关的结构方框示意图，
其中1、微处理器，2、 Flash存储器，3、 SDRAM存储器，4、异步串行通信口， 5、以 太网接口， 6、 JTAG接口， 7、 USB接口， 8、 USB无线网卡，9、 GPIO接口， 10、 ZigBee无线收 发模块。
图2是嵌入式网关作为网关协议转换器在实际应用中的网络结构图。
其中嵌入式网关与其左边的ZigBee节点一起组建无线ZigBee网络，同时与其右边的无线 接入点共同组建WiFi网络，并且无线接入点通过以太网接入Internet。这样，ZigBee节点采 集到的数据经过嵌入式网关从无线ZigBee网络进入无线WiFI网络，然后进入以太网，并被储 存在数据服务器里，Internet上的授权用户可以通过访问数据库实时査看所需数据。与此同 时，用户指令也可以沿着相反的方向传送至ZigBee节点，经节点解析后实施相应的动作。
图3是嵌入式网关的运行方法；
图4是嵌入式网关作为客户端的运行方法的流程图5是嵌入式网关作为服务器端的运行方法的流程图。 具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1:
本发明嵌入式网关的实施例如图1所示，包括微处理器1、系统总线以及与微处理器1
相连接的外围电路，其特征在于外围电路包括Flash存储器2、 SDRAM存储器3、异步串行 通信口4、以太网接口 5、 JTAG接口6、 USB接口 7和USB无线网卡8，以及GPI0接口9和 ZigBee无线收发模块10;微处理器1为嵌入式微处理器，内置支持Linux、 Windows CE嵌 入式操作系统的存储器管理单元(MMU)、缓冲存储器、以太网媒体存取控制器(MAC)、双 端口USB 2.0全速主机接口 (OHCI)、两个UART、以及一个模拟电压测量模数(A/D)转换 器。
微处理器1选用EP9301，它是Cirrus Logic公司基于ARM920T内核开发的一款嵌入式 处理器，它拥有先进的166兆赫ARM920T处理器，66兆赫系统总线以及支持Linux、 WindowsCE嵌入式操作系统的存储器管理单元(醒U) 。 ARM920T的32位微处理器结构带有一个5 阶管线，能以极低的功耗提供优异的性能。16K指令高速缓存和16K数据高速缓存可为现有 的程序和数据提供零等待时间，或者也可被锁定，以确保对关键指令和数据的无延迟存取。 并且，此处理器还内置一个高性能1/10/100 Mbps以太网媒体存取控制器(MAC)， 一个运 行速度为12Mbps的双端口 USB 2. O全速主机接口 (OHCI)、两个UART、以及一个模拟电压 测量模数(A/D)转换器。总之，无论是其优异的性能、较低的功耗，还是其丰富的外部接 口都能达到嵌入式网关开发的要求。
嵌入式网关的Flash存储器2可以进行电擦写、掉电后信息不丢失，用于存放Redboot 启动代码、Linux内核和用户应用程序。SDRAM存储器3的存储速度快，且具有读写的属性， 主要用作程序的运行空间、数据以及堆栈区。在系统初始化之后所有的程序代码都是调入 SDRAM中运行的。两路与UART相连的RS-232接口电路中，RS232 0用于软件调试与系统开 发，RS232 1完成与PC及其他支持串行接口的设备通信。在嵌入式网关设计中，以太网接 口 5通过交叉线与开发主机相连，通过tftp协议将Linux内核映像和Ramdisk文件系统下 载到SDRAM中，调试成功后进而烧写到Flash中。通过JTAG接口 6，我们可以访问芯片内 部的所有部件，对系统进行仿真调试，从而提高产品开发的效率。USB接口7是本发明产品 的主要接口，用于连接USB无线网卡8，与无线AP组建外部WiFi网络。嵌入式处理器通过 GPIO接口 9与ZigBee无线收发模块10cc2420连接，作为系统协调点与ZigBee节点共同组 建内部无线ZigBee网路。
实施例2:
本发明上述嵌入式网关的运行方法的实施例如图3所示，步骤如下
1) 加载ZigBee无线收发模块10驱动；
2) 加载是否成功，是，进行下一步；否则等待30秒之后转入步骤1;
3) 加载USB无线网卡8驱动；
4) 加载是否成功，是，进行下一步否则等待30秒之后转入步骤3;
5) 运行嵌入式网关客户端程序；
6) 等待10秒；
7) 运行嵌入式网关服务器端程序。
上述嵌入式网关作为客户端的运行方法的实施例如图4所示，步骤如下
a、创建进行网络通信的套接字；b、设置网络相关参数；
C、与服务器端套接字进行连接；
d、 服务器端是否接受连接，是，进行下一步；否则转入步骤C;
e、 打开ZigBee无线收发模块10设备文件；
f、 ZigBee无线收发模块10监听是否有数据接受，有，进行下一步；否则转入步骤f;
g、 接受ZigBee网路数据，并存储到数据缓冲区；
h、 将数据从缓冲区写入USB接口 7，由USB无线网卡8将数据打包成WiFi协议格式发 送出去，.然后转入步骤f，进入死循环。
上述嵌入式网关作为服务器端的运行方法的实施例如图5所示，步骤如下
m创建一个能够进行网络通信的套接字；
②设置相关网络参数；
Q)绑定套接字数据结构中的IP地址和特定的端口号； ④套接字处于监听状态；
(5)是否有客户端连接请求，是，进行下一步；否则转入步骤3);
与客户端套接字创建连接通道；
⑦ 打开ZigBee无线收发模块10设备文件；
⑧ 无线网卡监听是否有数据接受，有，进行下一步；否则循环转入步骤⑧；
⑨ 接受WiFi网络的数据，并存储到数据缓冲区；
O将数据从缓冲区写入GPIO接口 9，由ZigBee无线收发模块10将数据打包成ZigBee 协议格式发送出去，然后转入步骤⑧，进入死循环。
权利要求
1、一种用于WiFi与ZigBee无线网络协议转换的嵌入式网关，包括微处理器、系统总线以及与微处理器相连接的外围电路，其特征在于外围电路包括Flash存储器、SDRAM存储器、异步串行通信口、以太网接口、JTAG接口、USB接口和USB无线网卡，以及GPIO接口和ZigBee无线收发模块；微处理器为嵌入式微处理器，内置支持Linux、Windows CE嵌入式操作系统的存储器管理单元、缓冲存储器、以太网媒体存取控制器、双端口USB 2.0全速主机接口、两个UART、以及一个模拟电压测量模数转换器。
2、 如权利要求1所述嵌入式网关的一种运行方法，其特征在于步骤如下1) 加载ZigBee无线收发模块驱动；2) 加载是否成功，是，进行下一步；否则等待30秒之后转入步骤1;3) 加载USB无线网卡驱动；4) 加载是否成功，是，进行下一步否则等待30秒之后转入步骤3;5) 运行嵌入式网关客户端程序；6) 等待10秒；7) 运行嵌入式网关服务器端程序。
3、 如权利要求2所述嵌入式网关的一种运行方法，其特征在于步骤5)中网关客户端的运行方法，步骤如下a、 创建进行网络通信的套接字；b、 设置网络相关参数；c、 与服务器端套接字进行连接；d、 服务器端是否接受连接，是，进行下一步；否则转入步骤c;e、 打开ZigBee无线收发模块设备文件；f、 ZigBee无线收发模块监听是否有数据接受，有，进行下一步；否则转入步骤f;g、 接受ZigBee网路数据，并存储到数据缓冲区；h、 将数据从缓冲区写入USB接口，由USB无线网卡将数据打包成WiFi协议格式发送出 去，然后转入步骤f，进入死循环。
4、如权利要求2所述嵌入式网关的一种运行方法，其特征在于步骤7)中网关服务器端 的运行方法，步骤如下① 创建一个能够进行网络通信的套接字；② 设置相关网络参数；③ 绑定套接字数据结构中的IP地址和特定的端口号；④ 套接字处于监听状态；S)是否有客户端连接请求，是，进行下一步；否则转入步骤④； (B)与客户端套接字创建连接通道； CD打开ZigBee无线收发模块设备文件；⑧无线网卡监听是否有数据接受，有，进行下一步；否则循环转入步骤⑧； O接受WiFi网络的数据，并存储到数据缓冲区；ffl将数据从缓冲区写入GPIO接口，由ZigBee无线收发模块将数据打包成ZigBee协议 格式发送出去，然后转入步骤⑧，进入死循环。
全文摘要
用于WiFi与ZigBee无线网络协议转换的嵌入式网关，属无线通信网络技术领域，包括微处理器、系统总线以及与微处理器相连接的外围电路，外围电路包括Flash存储器，SDRAM存储器，异步串行通信口，以太网接口，JTAG接口，USB接口和USB无线网卡，以及GPIO接口和ZigBee无线收发模块。本发明优点为成本低，体积小，适应于项目开发中的批量生产和定点布置；数据处理速度快；可靠性高，功能强大；功耗较低，能够满足特殊环境下的长期使用。能实现无线ZigBee网络和无线WiFi网络之间的协议转换和数据转发，实现两种无线网络的互联互通。
文档编号H04L12/66GK101340404SQ20081013916
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月14日 优先权日2008年8月14日
发明者段雨顺, 曙 陈 申请人:山东大学