[发明专利]一种基于IPv6的嵌入式物联网网关系统及其硬件电路

说明书

本发明的嵌入式物联网网关系统，分别与客户端、边界路由器通信连接，以Web网页形式代替客户端形式，该网关包括MQTT消息代理服务器、Web服务器、数据库以及GPRS报警模块，所述MQTT消息代理服务器与Web服务器通信连接，Web服务器与数据库、GPRS报警模块通信连接，所述嵌入式设备通过GPRS报警模块发送短信信息；通过Web服务器与客户端的浏览器信息交互；通过MQTT消息代理服务器与边界路由器信息交互。有益效果：实现了用户使用浏览器以网页的形式即时获取6LoWPAN无线传感器网络中各个传感器节点的环境参数数据，免去了在PC机或智能手机等不同的智能平台上开发对应客户端软件的繁琐，减少了开发成本以及维护成本；并使用嵌入式设备作为运行环境，减少了硬件成本。

技术领域

本发明涉及嵌入式系统领域，尤其涉及一种嵌入式物联网网关系统及其硬件电路。

背景技术

物联网技术在各行各业的大范围应用，使得人们的生活更加智能化和便利化，也进一步减少了工业生产的成本，提高了工业生产的效率。越来越多的物联网方案被设计与实现，例如COAP、MQTT协议，极大地促进了物联网的飞速发展。

随着IPv6协议的大范围应用，越来越多的设备可以连接到互联网中，实现互相通信。6LoWPAN协议使得各个无线传感器节点都拥有独一无二的IPv6地址，实现了无线传感器网络与互联网络之间的融合，方便用户通过互联网对传感器节点进行远程访问和控制。

MQTT是IBM公司提出的一种专为物联网设计的即时通信协议，其设计理念就在于最小化通信的网络带宽耗费以及设备资源的占用率。MQTT协议不仅可以保证信息安全稳定地传输，而且宽带利用率较高。该协议具有开放、简单和易于实现等特点，可以运用在嵌入式系统等资源受限的设备中；同时实时性较好的特点也使得用户可以即时获取物联网设备上的传感器参数数据，以及实时地对传感器设备进行远程控制。该协议可以应用于医疗电子、汽车电子等对实时性要求较高的领域。

目前很多6LoWPAN物联网方案都是基于客户端软件形式，即通过PC机或智能手机上的客户端软件获取传感器数据，以及对传感器节点上的设备进行控制。上述方案的缺点是需要在各种不同的智能平台上开发对应的客户端软件，增加了开发成本，同时不利于对客户端软件进行维护。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种嵌入式物联网网关系统及其硬件电路，具体由以下技术方案实现：

嵌入式物联网网关系统分别与客户端、边界路由器通信连接，基于6LoWPAN与MQTT协议的嵌入式设备，以Web网页形式代替客户端软件形式，该网关包括MQTT消息代理服务器、Web服务器、数据库以及GPRS报警模块，所述MQTT消息代理服务器与Web服务器通信连接，Web服务器与数据库、GPRS报警模块通信连接，所述嵌入式设备通过GPRS报警模块发送短信信息；通过Web服务器与客户端的浏览器信息交互；通过MQTT消息代理服务器与边界路由器信息交互。

所述嵌入式物联网网关系统的进一步设计在于，所述嵌入式物联网网关系统还包括USB口升级模块，供用户插入含有升级程序的U盘实现系统升级。

所述嵌入式物联网网关系统的进一步设计在于，边界路由器与传感器节点通信连接，传感器节点的传感器参数数据获取分为定时获取参数数据和实时获取参数数据两种方式：定时获取数据用于定期地取得所有传感器节点的传感器参数数据，并将数据存储至数据库中，用于数据曲线图的显示；实时获取参数数据用于用户使用浏览器实时查看指定传感器节点的数据。

所述嵌入式物联网网关系统的进一步设计在于，所述Web服务器包括HTML页面、嵌入式服务器以及CGI脚本，CGI脚本程序实现了Web服务器的HTML页面与嵌入式服务器、数据库、GPRS报警模块以及MQTT消息代理服务器之间的交互。

所述嵌入式物联网网关系统的进一步设计在于，所述HTML页面包括：