嵌入式数据库在无线温度传感器网络中的应用

　　0　引言

　　无线传感器网络(W ireless SensorNetwork,WSN)是由设在监测区域内大量的微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络区域中对象的信息。对于采集的数据的处理,通常可采取文件或数据库方式。文件方式直接对文件操作,应用程序以独占方式打开文件,数据的共享性、结构化和应用软件的可重用性差;数据库方式中,由于数据和程序独立,通过事务来进行调度与并发控制,可有效地进行存取、查询等操作,同时借助于数据库所具有的安全性检验、完整性检查等多种安全措施,可确保系统具有较好的整体性能。

　　在嵌入式系统中,由于软硬件资源有限,一般的数据库系统无法在这些平台上使用。因此,需要应用嵌入式数据库。其实质是支持某种特定计算机模式或移动计算的数据库管理系统,它通常与操作系统和具体应用集成在一起。

　　1　系统软硬件平台和嵌入式服务器的搭建

　　1·1　系统硬件组成

　　设计的无线温度传感器网络嵌入式系统采用的核心芯片是AT91sam9260处理器,工作频率为190 MHz,具有内部8K数据Cache, 8K指令Cache,带MMU,外部存储器控制器, 117个通用I/O口, 24个外部中断源。系统中应用的硬件资源包括:串口通道UART、以太网接口、NAND FLASH控制器、4通道10位ADC等。此外,应用的无线射频芯片是Nrf2401芯片,它工作于全球开放的2·4 GHz的频率,体积小、低功耗,抗干扰能力强,特别适合于工业控制场合。系统结构如图1所示。

　　1·2　软件平台的搭建

　　采用Linux作为操作系统,利用其源代码完全开放的优点,可以使系统根据自己不同的需要进行灵活的修改。最重要的是它具有很好的可移植性,在经过裁减和交叉编译后可以移植到ARM等众多的硬件平台上工作。

　　集成的网络服务器使用了嵌入式BOA,它是一个运行在类Unix系统中的小型Web Server,特别适合在嵌入式的场合中使用。它和普通Web服务器一样,能够完成接收请求,分析请求、响应请求、并向客户端返回请求结果等多项任务。它的工作过程主要包括:

　　(1)初始化Web服务器,例如创建环境变量、创建TCP套接字、侦听、端口绑定、进入循环,以及等待客户浏览器的连接请求。

　　(2)当有客户端连接请求时, BOA便接收客户端请求,并保存相关请求信息。

　　(3) Web服务器分析客户端请求,解析出请求的方法、URL目标、可选的查询信息及表单信息,同时根据请求做出相应的处理。

　　(4)Web服务器完成相应处理后,向客户端浏览器发送响应信息,最后,关闭与客户机的TCP连接[1]。同样,针对系统的需要,对BOA进行修改和移植,架设起嵌入式服务器。