基于茶园旱情监测系统的WSN网关设计
Linux是内核可裁剪、重新配置的操作系统。在ARM平台上移植Linux嵌入式操作系统的工作分为建立交叉编译环境、Bootloader移植、Linux内核(kernel)移植、文件系统移植和系统驱动程序设计等。Linux系统移植示意图如图2所示。
交叉编译环境是由编译器、连接器和解释器组成的综合开发环境，可以将应用程序转换成能在目标机上运行的二进制代码。
Bootloader是嵌入式系统上电后执行的第一个软件代码。它的主要运行任务就是将内核映像从硬盘上读到RAM中，然后跳转到内核的入口点去运行，即开始启动操作系统。
文件系统是指在物理设备上的任何文件组织和目录，它构成了Linux系统上所有数据的基础。该系统选用JFFS2作为文件系统。
在Linux中，设备驱动程序的设计和使用一般有两种方式可供选择。第一种方式是将设备驱动程序作为可加载的模块，动态地加载到内核，模块是内核的一部分，但以独立的个体形式存在；第二种方式是将设备驱动程序作为内核代码的一部分编译到内核中去，是以内核模式运行的。本文选用了第二种方式。
3 远程数据传输方式设计与实现
在无线传感器网络与外部网络进行远程数据传输的过程中，网关处于承上启下的地位，是数据传输的中枢节点。本文的通信软件包括网关与汇聚节点通信模块和网关与远程终端通信模块。
网关与汇聚节点之间的通信主要是指网关接收汇聚节点数据的过程，一般采用串口通信方式。由于Linux内核中已嵌入了串口驱动程序，对串口的操作可通过设备文件来实现。
网关与远程终端进行数据传输则分别通过开发以太网应用程序和利用PPP协议，实现了以太网的有线通信和GPRS的无线通信。采用面向连接的客户机／服务器模型，其通信过程见图3。考虑到对数据传输的可靠性要求较高，故采用基于TCP的流式套接字(socket)通信机制。利用Sierra Wireless公司的Aircard750上网卡连接移动GPRS网络接入Internet，从而实现网卡与远程监控中心的数据交换。利用PPP协议栈把数据包封装成IP包的格式，发送给无线模块。完成从拨号到最终逻辑通信链路的建立需要经过：网关首先通过拨号呼叫ISP，在得到ISP应答后，建立起初始的物理连接，此时可以检测到载波信号；然后终端与ISP之间开始传送一系列经过PPP封装的LCP分组，用于协商选择将要采用的PPP参数，参数协商完成后开始认证过程；认证成功后，通信双方开始交换一系列的NCP分组来配置网络层。对于上层使用IP协议的情况而言，此过程是由IPCP完成的；当NCP配置完成后，逻辑通信链路就建立好了，双方可以开始在此链路上交换上层数据。该过程中PPP状态转换如图4所示。
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