基于MTK平台的物联网网关设计

李福柱

摘 要：基于供应侧发展的前提下，我国的综合国力和经济实力取得显著的进步，同时，也促进了物联网产业的发展。由于物联网产业的不断发展，使得物联网相关产业，在社会经济发展中具有显著地位。虽然我国物联网技术在行业的发展领域取得了一定的研究成果，但是还存在着一些不可抗力的制约因素，比如通讯标准的制定，以及在日常使用中的弊端。为此，需要对物联网的整体架构及嵌入式技术做出研究分析，通过MTK无线路由平台的使用，加强物联网网关的通讯功能。本文主要分析了物联网的层次结构和传感器的组成原理，论述了网关设备嵌入式技术的分析，进一步提出了网关功能规划和模块设计的研究，更好的为物联网领域奠定了研究基础。

关键词：MTK平台；物联网；网关设计

一、概述物联网的层次结构

物联网的层次结构主要分为三层，感知层，网络层和应用层，下面主要对这三层的结构原理做出分析。

（一）论述感知层的结构分析

感知层的存在，是区别物联网和互联网的关键。同时，感知层也是物联网功能拓展的重要核心。感知层中的技术关键便在于承担着感知信息作用的传感器，传感器一直是物联网行业的一个研究和发展重点。传感器所采集的数据是大数据分析的基础，没有数据的准确性，大数据和物联网也是空谈。传感器不仅仅要具备感知信号、标识物体的功能，还需要具有相应的接收反馈，根据返回信息进行相应处理和控制的能力[1]。感知层结构包括传感器，电子电路和外壳。传感器一般是通过物理或者化学反应产生一定的信号，电子电路把这些信号进行调制和处理变成软件能识别的数字信号。

（二）论述网络层的结构分析

物联网的网络层主要实现的功能是连接作用。使得感知层采集到的数据能够通过网络层传输到云服务器端，同时云服务器端的数据和命令也能通过网络层下发到感知层，实现双向通讯。随着现代化信息技术的发展，使得网络层数据传输的功能越来越强，所传输的数据也变得越来越多。这就对计算机网络的传输速度起到了一定的要求。为此，在网络层通讯工作中，数据的传输需要更高的数据带宽。

（三）论述应用层的结构分析

在物联网结构层次上，应用层属于最高一层。应用层的作用是能够对信息分类处理，为终端用户提供指定的数据，显示到用户的设备，包括手机APP，电脑网页等。由于物联网应用层的信息传输，网络层的连接和感知层的数据传输进行工作。針对现在比较成熟的云计算功能，应用层可以处理智能化信息，从而促进了互联网信息的发展[2]。

二、论述传感器组成原理的研究

传感器的功能实现是主要通过感知或检测现有的信息数据，并把这些采集到的信息数据转换成数字信号进行表示。为此，传感器技术在处理信息上具有感知和监测的功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或者装置。这些被感知或检测的信息中可能包括电量也可能是非电量，但在大多数的情况下，传感器都是将非电量转换称可以按照一定规律，与待测非电量所对应的电量。如温度，浓度等等。

三、论述网关设备嵌入式技术的分析

（一）论述网关硬件设计技术的要求

目前，在对程序设计的过程中一般是使用MCU程序编写，然后借助集成开发环境，对程序进行烧录。通过烧录器对芯片进行烧录，可以直接将编译完成的烧录文件烧录进入MCU内部，但一些嵌入式芯片并不具备可烧录性。对于不具备烧录的芯片可以在上电后先是通过SPI接口，从外置的Flash芯片中，将代码文件读取到芯片的ram中，然后再运行程序，启动系统[3]。

（二）论述嵌入式操作系统的研究

由于嵌入式操作系统在正常运行中，不仅仅是处理一个任务，大部份实际应用中都需要同时处理较多个任务。因此，如果不能合理规划软件的架构和任务资源的分配，有可能导致任务资源产生竞争的关系，导致内存不足，甚至会导致计算机系统无法运行，这些问题的出现会对系统的稳定性造成极大的影响，而且类似的问题不一定在开发和测试阶段能发现，如果在客户现场才出现问题，将会对客户和自身产品品牌造成损失。同时，MTK平台物联网的研究与实现，也会涉及这些问题。为此，需要有效的了解计算机的操作系统，并对计算机所面临的问题做出分析。为了解决这些问题，计算机嵌入式操作系统能够采取同步或互斥的手段进行处理任务资源的分配从而保障计算机的正常运行。计算机操作系统的正常运行同步状态下和互斥撞下有所差异，使得任务的正常运行之间会产生排斥作用。一个任务的运行需要等到另一个任务不运行的前提下，才能够正常工作。现在很多嵌入式操作系统都具有原生系统的官方编码，为此，可以在原生系统的官方编码删除添加一些程序，能够有效的解决嵌入式操作系统的同步和互斥的问题，从而保证嵌入式操作系统的正常运行。

四、MTK网关功能规划与环境搭载的设计

（一）论述智能网关的功能设计

智能网关软件的合理应用需要在传统应用模式上添加两个线性的控制程序和相关的网络模块程序，能够有效的接收串口数据。合理的判断串口接收的数据是否为指令数据还是普通数据。如果是配置指令，数据就需要将配置划分及时产生有效的信息数据，不需要操作flash，而是把一些调整的参数保存在flash中，也就意味着配置参数在一定程度上对flash的操作有所不同。最后就需要根据flash的操作参数，合理的设计网络配置的功能，从而方便对网关进行配置设计[4]。

（二）网关软件功能的模块设计

（1）工作参数结构体的设计

开发和创造智能互联网网关是在路由器的研究基础上进行参数的设计。为此，在功能模块上具有新的要求。在每次上电开机时，嵌入式系统都会通过芯片的硬件接口，从flash芯片的参数区导出各种的数据，用来保证结构体的完整信息化，如果flash存储区域为空，也就证明，系统将默认的参数接口去写flash，并且设置成默认的状态。

（2）系统定时功能的设计实现

嵌入式系统研究中，需要设计时钟组件满足同步工作的要求。另外，时钟定时功能的设计能够保证系统和外部设备的正常通信功能。为此，嵌入式系统的时钟，具有保证各个任务同步的作用。具体的实现方式是通过一个单独的线性程序，建立计数器并调用系统的延时函数。当延时程序启动时，能够对计数器进行技术，从而保证系统定时功能的实现。

总结

综上所述，通过对物联网体系架构和嵌入式技术的研究和分析，并基于MTK无线路由平台在编程软件的环境下，借助嵌入式编程，从而实现了物联网网关的基本通讯功能。另外，通过网页和编程初步对嵌入式网页的配置做出了研究，进一步保证物联网在社会中的发展。

参考文献

[1]于滢，谢涛，矫鲁平，.基于NB-IoT的智能网关设计[J].计算机测量与控制，2019，27（01）：182-186.

[2]林敬学，李会平.基于物联网的工业环境监控平台[J].电子设计工程，2019，27（07）：47-50.

[3]冯天成，卢社阶.基于物联网技术的智能油烟在线监测系统的设计[J].福建电脑，2019（2）.

[4]杨枫.基于MTK平台的物联网网关设计[D].