浅析物联网智能信息桥的设计

2014-05-21丁亚伟李宗伯

山东工业技术 2014年8期

丁亚伟李宗伯

国防科学技术大学湖南长沙410073

所谓的IBOI具体是指物联网智能信息桥(全称Intelligent information bridge)，主要功能是：实现各个网络装备之间在物联网中的数据资料兼容与协调搭配的桥接装备，这种装备具有连接各个联网设备、接头搭配、数据资料打包传递等作用，其中接口匹配包括接口速率匹配、接口协议匹配和接口校验匹配等作用。它的主要任务通常包括数据资料的接收、数据资料的传递、数据输出和参数调整，通过这几个环节，分别实现参数校准，接收源信息，转换成目标信息并发送到输出接口的任务。在这里，笔者以智能电表与无线模块之间的智能信息桥为主要案例进行分析。

一、 IBOI物联网智能信息桥概述

以RFID与Bar cod的不断发展最为前提条件,物联网技术才慢慢的形成，所以对于该技术最早的认识是：把所有物品通过射频识别（RFID）和条形码等信息传感设备与互联网连接起来，易形成一个自动化,智能化的管理体系。随着这项技术的不断发展成熟以及越来越普遍化的使用趋势，专门负责研究这一技术的团队与组织便应运而生，所以才有了现阶段各种物联网装备的不断更新换代。但是，因为相关的管理体制的缺陷，所以不同的研究组织研制出不同种类的产品在这一行业没有统一的一个标准以供参考。物联网设备之间通信需要一个IBOI的桥接设备，因为与其它装备相比它具有高性能、简单易行的优点。

1、IBOI物联网智能信息桥的功能

该种类型的信息桥能够起到物联网设备之间接头调整、数据资料打包及重新校验等作用，即使是这些设备具有不同的接口与不同的通信协议。在这里，笔者以智能电表无线抄表体系作为分析案例：该信息桥设备的功能如下图。该信息桥在这个体系中的主要功能是有两个，一个是桥梁功能，另一个是翻译功能。第一，必须可以接通智能电表的485接头，1201是最佳速率标准，而且可以辨识EVEN校对的信息A；同时又可以把信息A翻译成ODD校对模式下的信息B；又可以接通无线终端装备的232接头，9601是最佳速率标准。

2、IBOI现状及发展趋势

现阶段，该种信息桥装备在市场上还不多见，而且耗费资金比较大，同时它能够起到的作用微乎甚微。市面上大部分IBOI信息桥都是接头类型调整或者速率匹配，而对于协议匹配、校验匹配及信息资料重新打包等作用一般不具备。现阶段，市场上物联网装备的数量在不断地攀升，而且市场对物联网设备的功能性的标准也在不断提高，所以在物联网设备接口统一标准缺失的大环境下，高性能、低资金耗费、便于操作简单易行的IBOI便成为了众多物联网装备中备受亲睐的一个，该种类型的信息桥的问世，有利于推动其它类型的物联网装备的研制工作的进行，推动了物联网使用市场的繁荣。

二、 IBOI模块的设计实现

1、485接口电路

在使用的过程中，485电路必须经过其它程序的协调才能进行有效的调节控制，为了解决这个问题，笔者尝试了图2中经过了调整的电路来实现有效的调配。因为RS-485芯片具有独特的性能，接收器的检测灵敏度为±200mV，即差分输入端VA-VB≥+200mV，输出逻辑1，VA-VB≤-200mV，输出逻辑0；但是，当A、B端电位之间的差距不够201mV时，信息资料的传递就会不稳定。所以在具体的设置中，前者的电位必须要超过后者，在这种情况下，RXD的电平在485总线在不传递数据资料的时候电平可以保持稳定的，接收器中就不会出现乱码。

图2 改进电路

2、IBOI控制中心设计

该中信息桥的控制中心在信息资料接收的过程中，必须做好如下几个工作：接收速率、校对验证、重新审核、信息输出途径中的速率调换等内容。在硬件设计方面，本系统中采用飞思卡尔半导体公司提供的性价比比较优越8位单片机MC9S08AC16作为中心控制芯片，这种类型的设备最大频率为40Mhz，可以保证信息资料的快速有效的传递；具有两路独立全双工SCI接口，可以独自展开各项任务的调配和设计，一个接口用来接收信息，一个接口用来发送处理完成的信息，并且这两个SCI模块都支持自动校验作用，在储存器设置的过程中来实现硬件设备的自主增加，完成信息资料的检查，主要可以使用的验证措施有ODD和EVEN两种，通过这种措施可以省去使用特殊程序的麻烦，降低成本消耗[4]。

3、IBOI软件设计

在IBOI系统中，跟软件设计有关的内容主要有数据的验证、接口的驱动、转发控制部分一级波特率调整部分。数据验证，在该体系中，录入输出接口验证由AC16的SCI模块来负责，不需要耗费任何人力，所以在具体的设计过程中，只需要在刚开始的时候，选择好验证措施就行。在 AC16 单片机中有个SCIxC1寄存器，如下图。

在这种类型的储存装备中，PE位为校验使能位，在PE=0（默认）的情况下，模块不具备验证的作用，在PE=1的情况下，模块才具有验证的作用；PT位为校验方式选择位，在PT=0（默认）的情况下，模块使用的是EVEN验证措施，在PT=1的情况下，模块是通过ODD来进行验证的[5]；所以，从电表中接受数据资料的装备应该设置PE=1、PT=0。根据相同的措施，我们完全可以将SCI2的验证措施设置成无效状态，即PE=0、PT=0。