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主题:系统设计 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-02-13

系统设计论文范文

《基于RTTread OS和OneNet云的IoT系统设计》

本文是关于系统设计相关论文例文和RTTreadOS和设计方面论文怎么撰写.

摘 要:目前,物联网市场正在迅速发展,相信近2年物联网业务用户数量将超过手机用户数量.物联网中关键的物是指众多的电子产品设备,所以对于产品设备端的OS来说,必须具有高性能和高可靠性,这样才能保证物联网的基础得以实现.现在较为火热的是RT-Tread实时操作系统,转为物联网应用开发的一款RTOS,更为专业和适用.文中,应用该款紧凑且高性能的实时操作系统对产品设备进行监控,在监控中使用中移物联网云平台OneNet,以实现广域网范围内对产品设备的监控,同时这也是真正意义上的物联网应用.此次设计使用正点原子开发的STM32L475潘多拉开发板为硬件平台,经过实际设计和实践,成功实现云上设备对云下设备的监控.该设计首次将新型发展起来的RTOS应用在常见的产品设备上,并使用现在发展火热的云平台进行实现IoT系统,是较为典型的新型技术实例.

关键词:物联网;OneNet;RT-Tread OS;新型技术;IoT系统;云平台

中图分类号:TP316文献标识码:A文章编号:2095-1302(2020)01-00-02

0 引 言

现在世界是一个信息科技快速发展的社会,人类也进入了第四次工业革命的阶段,经历了互联网的快速发展,还有网络通信技术的全新革命,全新的物联网行业将是智能时代的重要组成部分,毫无疑问,也将会给这个世界带来天翻地覆的改变.物联网的力量已经超越了电脑和智能手机.

人们身边的每一个“智能”设备都在致力于通过数字干预来解决现实世界中的问题.物联网这种颠覆性技术正在渗透到各种行业,并连接人们周围每一台支持互联网的设备.根据一项调查显示,预计到2020年将有310亿台连网设备投入使用.此外,必然会有更加优秀的产品出现,市面上众多物联网产品受到人们的喜爱,例如,共享汽车、智能手环、智能冰箱、智能、智能家居等.物联网是一个庞大且复杂的系统工程,实现M2M模式必然需要云平台的支持,主要涉及设备端、服务端和用户端三个方面的研发,是物联网的重要组成部分;主要涉及两大方面:RTOS和云平台.物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一,发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义.

1 硬件电路设计

1.1 主控电路板

主控电路板采用正点原子和RT-Thread公司合作研发的潘多拉STM32L475开发板.主控芯片采用的是STM32L475VET6芯片,实物如图1所示.

从图中可以看出,潘多拉STM32L475 IoT开发板资源丰富,接口繁多,其芯片的绝大部分内部資源都可以在此开发板上验证,同时扩充丰富的接口和功能模块.ALIENTEK潘多拉STM32开发板主控芯片STM32L475VET6使用的内核是ARM Cortex-M4,其主要参数是:SRAM,128 KB;FLASH,512 KB;外扩SPI FLASH,W25Q128,16 MB;通用I/O,82.

本次用到的外部器件是1个温湿度传感器AHT10.该温湿度模块具有I2C接口与报警功能,此外还有超低功耗和测量精度高等特点.

1.2 ATK-ESP-01无线芯片

ATK-ESP-01无线芯片为ESP8266系列芯片中的一种.ATK-ESP8266是ALIENTEK推出的一款高性能的UART-WiFi(串口-无线)模块,采用串口(LVTTL)与MCU(或其他串口设备)通信,内置TCP/IP协议栈,能够实现串口与WiFi之间的转换.

通过ATK-ESP8266模块,传统的串口设备只是需要简单的串口配置,即可通过网络(WiFi)传输自己的数据,方便设备使用互联网传输数据.ATK-ESP8266 模块非常小巧,方便大家安装到自己的设备里面,模块外观如图1左上方所示.

1.3 调试硬件模块

本次调试的硬件部分设计为两部分.下载仿真部分使用板载的STM32F103模块,集成ST LINK V2.1功能.调试验证部分使用UART1串口转USB模块.调试硬件模块如图2所示.

2 软件设计

软件设计主要包括两个方面的设计:RT-Thread OS工程设计和OneNet云平台的设计.

2.1 RT-Thread OS工程设计

工程的搭建在Windows下进行,使用到的工具有专用的ENV软件和Keil5软件.

首先通过ENV软件生成所需的工程文件,可设置工程文件所需参数,建立完整的所需工程文件.该软件由RT-Thread 公司研发,开启后界面显示软件相关信息并进入当前文件目录,在该环境下可以进行专用的Keil工程和生成.

生成所需的文件后,就进入Keil5软件进行软件设计和编译,如图3所示.此次开发板上使用的是RT-Thread RTOS,包含的文件较多,除了操作系统的内核外,还有相关的联网协议和数据传输协议包.同时,关键的用来连接OneNet云的软件包onenet也在其中.

2.2 OneNet云平台设计

本次设计的IoT系统采用的云平台是中移物联网公司支持开发的OneNet云,这也是中国移动推出的用于物联网开发的专用平台,并且对于个人提供免费的试用,非常适合此次的开发.此外,OneNet云的应用强大,除了提供设备接入、数据可视化、数据列表的导出等常规功能外,还提供了非常友好,易于实现的应用开发供开发者使用.

3 运行调试

整体设计完毕后,进行整合调试.将工程生成的axf文件通过仿真电路下载到开发板中,并将开发板的串口打开,监视开发板的运行状况,调试检测窗口显示正常运行RT-Thread RTOS,同时网络和硬件配置初始化成功,此时开发板也成功接入了路由器热点.调试检测窗口示图如图4所示.

开发板准备好连接后,打开云平台,在调试检测窗口调用连接协议MQTT 的API进行连接,连接成功后,会看到云平台上的产品显示在线.此时进一步调用API将开发板上的数据上传,调用显示成功后,会看到该产品的设备数据流显示动态变化.到此就实现了IoT的远程测控.云平台接入设备成功图如图5所示.图6为实时上报的湿度数据显示.

4 结 语

本次设计的IoT系统设计主要包括三个方面:传感层、网络层和应用层,这也是物联网的标准架构.传感层使用的是正点原子最新推出的STM32L475潘多拉开发板,软件架构使用的是成熟的国产RTOS:RT-Thread实时操作系统,进行对设备端的所有器件进行操控.网络层由三个方面组成:ESP8266 WiFi模塊、路由器、电脑WiFi模块,通过这三个网络层的硬件设备使传感层和应用层进行连接.应用层使用的是中移物联网的OneNet云平台,可方便对远程的传感层进行数据收集和命令下发.这次设计首次使用新型发展起来的RTOS在常见的产品设备上,并使用现在发展火热的云平台实现IoT系统,是较为典型的新型技术实例.

参 考 文 献

[1]邱祎,熊谱翔,朱天龙.嵌入式实时操作系统:RT-Thread设计与实现[M].北京:机械工业出版社,2019.

[2]刘火梁,杨森.RT-Thread内核实现与应用开发实战指南:基于STM32[M].北京:机械工业出版社,2019.

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[4]刘晋,张帆,冯佳玉,等.基于云平台技术的智能家居系统设计[J].自动化仪表,2019(1):31-35.

[5]高杰.物联网环境下的嵌入式操作系统[J].电子技术与软件工程,2019(12):188.

[6]陈希超,王健.基于RT-Thread的嵌入式网络通信系统的设计与实现[J].电声技术,2012(12):49-52.

[7]张棣.基于RT-Thread的无线室内空气品质监测评价系统的设计[D].成都:西南交通大学,2017.

[8]毕晓东.意法半导体STM32L4演绎低功耗与高性能完美结合[J].电子技术应用,2015,41(7):170.

[9]王灿.基于云平台的物联网远程监控系统研究[D].武汉:华中科技大学,2015.

[10]郭志彪.一种基于中国移动oneNET平台的智能硬件敏捷创新方法[J].中国新通信,2018(18):54-55.

本文结论:上文是一篇适合RTTreadOS和设计论文写作的大学硕士及关于系统设计本科毕业论文,相关系统设计开题报告范文和学术职称论文参考文献.

系统设计引用文献:

[1] 最新超市管理系统设计论文选题参考 超市管理系统设计论文题目选什么比较好
[2] 优秀计算机控制系统设计论文选题 计算机控制系统设计论文题目怎样定
[3] 经典信息系统设计论文题目 信息系统设计毕业论文题目如何定
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