基于Linux内核的无线多频段WSN网关设计

目前，物联网（Internet of Things，IOT）正呈现飞速发展的态势。本文介绍一种无线多频段WSN网关，可通过以太网或者移动通信网络，监控多个频段的无线传感器子网节点的运行情况。

1 系统总体结构

本文设计的系统在感知层采用4个频段的无线传感器网络节点。各频段子网通过一个多频段网关装置接入到网络层。用户可以通过监控终端监控现场数据，监控终端既可以是固定的PC机，也可以是移动的3G设备。同时，网关还具备良好的扩展性，网关可以同时接入多个频段的WSN网络。多频段WSN网关系统结构框图如图1所示。

　　
图1 多频段WSN网关系统结构框图

2 网关硬件系统设计

网关的主控制单元采用ARM9芯片S3C2440A，主频400 MHz，外扩64 MB SDRAM、64 MB NAND Flash。微处理器的外设数据控制器（PDC）向串行外设提供DMA通道，使其与片内以及片外存储器读写传输数据时不经过处理器。

网关3G网络接入端采用USB接口，实现与3G网络的通信；无线传感器网络子网接入端分别是2．4 GHz子网接入模块、780 MHz子网接入模块、470 MHz子网接入模块和433 MHz子网接入模块，各子网模块都是通过串口实现与网关主控制单元的通信。以太网控制部分整个网关的结构框图如图2所示。

图2 以太网控制部分整个网关的结构框图

2．1 多频段无线传感网子网接入部分

由于S3C2440A芯片自身只有3通道的串口。而4个频段的子网接入模块都是采用串行通信接口，ARM9芯片本身不能满足本系统需求，所以需要利用外围扩展芯片，设计串口扩展电路来满足系统的需求。本设计采用TI公司的TL16C554A芯片，通过并行数据线和地址线扩展出来4路全功能串口。