基于Arduino的无线网关连接设计_技术

　　Arduino是一个开源电子原型设计平台，专门针对接收来自传感器的输入进行了优化。这使其成为开发无线网关的绝佳平台。通过以太网连接，网关可用于将传感器和执行器连接到互联网，用于智能手机和平板电脑上的应用。可以为这些平台开发应用程序，然后利用来自网络的数据并从世界任何地方远程控制执行器。

　　广泛的可用开源软件为构建项目提供了宝贵的资源。它基于灵活、易于使用的硬件和软件，面向设计师、爱好者和任何对创建交互式环境感兴趣的人。

　　有多种 Arduino 板可供使用，均使用 Arduino 编程语言。这是基于Wiring的，它具有与 C++ 相同的语法和库，但进行了简化和修改。为了使语言易于使用，有 Arduino 开发环境，它基于基于 Java 的 Processing 开源 IDE。开发可以在作为 Windows、Mac OSX 或 Linux 下的主机的 PC 或 Mac 上完成，也可以在开发板上完成。网关软件可以使用 Arduino 编程语言和工具在 Linux 上开发。

　　Arduino纳米board 是一个小型、完整且适用于面包板的电路板，基于用于 Arduino Nano 3.0 的 ATmega328 处理器或用于 Arduino Nano 2.x 系列的 ATmega168。它只缺少一个直流电源插孔，并且可以使用 Mini-B USB 电缆而不是标准电缆。Nano 由 Gravitech 设计并生产。16 MHz 处理器在建议的 7-12 V 输入电压下运行，并具有 14 个数字 I/O 引脚，每个引脚的直流电流为 40 mA，可用于为无线模块供电。

　　ATmega168 版本中有 16 KB 的闪存或 ATmega328 中有 32 KB 的闪存，其中 2 KB 由引导加载程序使用。同样，ATmega168 有 1 KB 的 SRAM 和 512 字节的 EEPROM，或者 ATmega328 有 2 KB 的 SRAM 和 1 KB 的 EEPROM。

　　Arduino 板的价值在于业余爱好者开发的一系列开源软件，以及硬件的灵活性。制造商提供电路布局，并且很容易为无线功能构建附加卡或屏蔽。可以制造或购买无线屏蔽以在设计中添加无线链接。

　　Linux 上的 Arduino IDE Arduino

　　最常见的开发平台是 Linux，它同样是开源的。需要一些额外的程序，这取决于正在使用的 Linux 发行版。

　　关键工具是 Arduino IDE 1.0.1，因为它使用内部预构建 GCC（GNU Compiler CollecTIon）编译器。这不包括所有工具链问题，并包括 Java 运行时包 6 或 7 -nopenjdk-7-jre 或 oracle JRE 7。Arduino

　　软件下载包括两个附加依赖项的自定义版本：

　　RXTX，一个 Java 和本地库，用于与 Arduino 板等串行设备进行通信

　　avrdude，一个将程序上传到 AVR 微控制器的应用程序（就像 Arduino 板上的那些）

　　Arduino 附带的 avrdude 进行了修改，以确保在上传之前 Arduino 板的自动重置功能正常（否则上传将失败）。Arduino 版本的源代码也可以在开源存储库 GitHub 上找到。

　　Arduino 附带的 RXTX 已修改为支持 /dev/ttyACM 形式的设备，这些设备由 Arduino Uno 和 Mega 2560 板使用。这些使用 ATmega8U2 而不是 FTDI 芯片进行 USB 串行通信。

　　无线屏蔽

　　XBee®屏蔽允许 Arduino 板使用 ZigBee® 进行无线通信。它可以在室内 100 英尺或室外 300 英尺（通过视距）进行通信。扩展板的简单性意味着它可以用作串行或 USB 替代品来创建简单的无线点对点连接，或者使用命令模式它可以配置为各种广播和网状网络选项作为无线网关。屏蔽层将 XBee 的每个引脚连接到通孔焊盘，还提供母排针以供数字引脚 2 至 7 和模拟输入使用，这些引脚被屏蔽层覆盖。数字引脚 8 至 13 不受屏蔽层的阻碍，因此它们可以使用板上本身的接头。

　　XBee 扩展板有两个跳线，用于确定微控制器（ATmega8 或 ATmega168）和 Arduino 板上的 FTDI USB 转串行芯片之间的串行通信。跳线位于 XBee 位置时，XBee 模块的 DOUT 引脚连接到微控制器的 RX 引脚，DIN 连接到 TX。

　　需要正确配置多个参数才能使两个模块相互通信（尽管使用默认设置，所有模块都应该能够相互通信）。它们需要在同一网络上，由 ID 参数设置。模块需要在同一通道上，由 CH 参数设置。最后，模块的目标地址（DH 和 DL 参数）确定其网络和通道上的哪些模块将接收其传输的数据。这可以通过几种方式发生：

　　如果模块DH 为0 且DL 小于0xFFFF（即16 位），则该模块发送的数据将被任何16 位地址MY 参数等于DL 的模块接收。

　　如果 DH 为 0 且 DL 等于 0xFFFF，则模块的传输将被所有模块以广播模式接收。

　　如果DH 不为零，或者DL 大于0xFFFF，则传输只会被序列号等于发送模块目的地址的模块接收，即点对点连接。

　　但是，这种地址匹配只会发生在同一网络和通道上的模块之间。如果两个模块位于不同的网络或通道上，则无论其地址如何，它们都无法通信。开发板和扩展板可以立即协同工作，但有时可能需要通过 Arduino 开发板上运行的代码配置 XBee 模块。这需要开关处于 Micro 位置并使模块进入配置模式，它需要三个加号：+++ 并且需要至少一秒钟之前和之后没有其他字符发送到模块。请注意，这包括换行符或回车符。设置配置模式后，模块将返回两个字符“OK”，然后是回车。