摘要：針對目前物聯網感知層無線通信協議種類眾多、組網方式多樣的問題，本文采用32位ARM920T芯片S3C2440A，移植Linux2．6．24內核，結合3G網絡和以太網設計了一種多頻段網關。通過以太網或者移動通信網絡，各頻段網關監控了多個頻段的無線傳感器子網節點的運行情況。
關鍵詞：物聯網；網關；Linux；點到點協議

引言
目前，物聯網(Internet of Things，IOT)正呈現飛速發展的態勢。本文介紹一種無線多頻段WSN網關，可通過以太網或者移動通信網絡，監控多個頻段的無線傳感器子網節點的運行情況。

1 系統總體結構
本文設計的系統在感知層采用4個頻段的無線傳感器網絡節點。各頻段子網通過一個多頻段網關裝置接入到網絡層。用戶可以通過監控終端監控現場數據，監控終端既可以是固定的PC機，也可以是移動的3G設備。同時，網關還具備良好的擴展性，網關可以同時接入多個頻段的WSN網絡。多頻段WSN網關系統結構框圖如圖1所示。

2 網關硬件系統設計
網關的主控制單元采用ARM9芯片S3C2440A，主頻400 MHz，外擴64 MB SDRAM、64 MB NAND Flash。微處理器的外設數據控制器(PDC)向串行外設提供DMA通道，使其與片內以及片外存儲器讀寫傳輸數據時不經過處理器。
網關3G網絡接入端采用USB接口，實現與3G網絡的通信；無線傳感器網絡子網接入端分別是2．4 GHz子網接入模塊、780 MHz子網接入模塊、470 MHz子網接入模塊和433 MHz子網接入模塊，各子網模塊都是通過串口實現與網關主控制單元的通信。以太網控制部分整個網關的結構框圖如圖2所示。

2．1 多頻段無線傳感網子網接入部分
由于S3C2440A芯片自身只有3通道的串口。而4個頻段的子網接入模塊都是采用串行通信接口，ARM9芯片本身不能滿足本系統需求，所以需要利用外圍擴展芯片，設計串口擴展電路來滿足系統的需求。本設計采用TI公司的TL16C554A芯片，通過并行數據線和地址線擴展出來4路全功能串口。
TL16C554A芯片是8位數據寬度，TL16C554A的D0～D7引腳與ARM9芯片直接相連，讀寫信號是直接連接的。TL16C554A的引腳INA、INTB、INTC、INTD分別接在主控制芯片的引腳INT0、INT2、INT3、INT4，這樣擴展的各通道串口就能通過中斷獨立地工作。
將S3C2440A的地址線A0～A3與TL16C554A的A0～A3直接相連，S3C2440A的nGCS2作為譯碼器74LS139的片選信號。74LS139的輸入端分別接地址線A4～A5。根據譯碼器譯碼，實現地址分配，再通過ARM芯片地址映射。外擴的4通道串口的物理地址為
通道A——0x10000000～0x10000008
通道B——0x10000010～0x10000018
通道C——0x10000020～0x100000028
通道D——0x10000030～0x10000038。
主控制芯片通過訪問這些地址就能訪問外部寄存器，即TL16C554A芯片片內寄存器地址。多頻段子網接入部分接口電路如圖3所示。