基于BACnet协议的嵌入式网关的研究与设计

论文摘要

BACnet是楼宇自控领域中唯一的开放性国际标准,不同厂家生产的楼宇控制设备,只要符合BACnet协议,就可以相互通信、协调工作,从而实现互操作。然而时至今日,仍有一些楼宇自控设备采用专有协议进行数据通信。本课题主要研究如何用BACnet网关来解决BACnet设备和非BACnet设备之间的通信问题。基于BACnet协议的嵌入式网关为实现现场控制网络和Internet信息网络之间的信息共享提供了一个传输通道和数据交换设备。首先,在研究BACnet协议的体系结构、对象模型结构以及各协议层的规范的基础上,实现了BACnet协议的编解码,它是实现嵌入式BACnet网关的软件基础。其次,本文给出了一种基于BACnet协议的嵌入式网关的设计方案。在S3C44B0开发板上具体实现了网关,解决了一系列实现嵌入式BACnet网关系统的关键技术,如BACnet协议栈、CGI接口技术、异构数据库之间的数据同步等,并在网关内部采用嵌入式数据库,减少了对Flash的频繁操作。最后,设计并实现了嵌入式数据库SQLite与企业内部数据库MySq1之间的数据同步。异构数据库之间通过Socket编程实现了基于日志的数据同步,数据同步粒度为记录。根据网络通信状况确定数据的流向,确保数据不丢失,大大减少数据同步延时。实验结果表明该嵌入式网关具有性能稳定、成本低和可移植性好等特点。在嵌入式网关上实现数据同步,对于工业生产和智能家居等领域有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 本文主要研究内容及结构安排
• 第2章 相关理论与技术
• 2.1 BACnet协议概述
• 2.1.1 BACnet对象模型
• 2.1.2 BACnet体系结构与网络拓扑结构
• 2.2 嵌入式系统综述
• 2.2.1 嵌入式操作系统
• 2.2.2 嵌入式数据库
• 2.2.3 嵌入式 WEB服务器
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于 BACnet协议的嵌入式网关总体设计
• 3.1 引言
• 3.2 设计方案
• 3.3 硬件平台设计
• 3.4 软件平台设计
• 3.4.1 μClinux的移植
• 3.4.2 嵌入式数据库的移植
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于BACnet协议的嵌入式网关的实现
• 4.1 通信模块
• 4.1.1 串口通信
• 4.1.2 以太网通信
• 4.2 协议转换模块
• 4.2.1 专有协议到 BACnet协议的转换
• 4.2.2 BACnet协议到专有协议的转换
• 4.3 数据处理模块
• 4.3.1 SQLite数据处理
• 4.3.2 数据同步
• 4.4 数据查询模块
• 4.5 实验结果分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢