论文研究-基于Android平台的短距离互联技术研究 .pdf

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基于Android平台的短距离互联技术研究,陈程,唐碧华,本文在物联网和移动互联网飞速发展的大背景下,研究了短距离互联技术的发展状况,结合Android平台架构,设计了基于Android平台的短距�
国武技论文在线 应用框架层,分别提供 和两种语言的编程接∏,这些接∏包括 协议中 常用的函数接凵,应用程序开发者和系统程序开发者使用同一套接凵,最大限度的扩展了应 用程序开发的能力。应用框架层中的协议栈接口部分由不同终端厂商定制,接口的实现均遵 循 标准协议,允许冇厂商为实现特殊功能自定义的特殊接口,不同厂商实现的 协议栈接口以函数库形式加载到系统中,可以灵活配置选择各个厂商的 协议栈接口 硬件抽象层,隔离了具体硬件和应用框架层,对上屏蔽了具体硬件的差别,使得硬件开 发构件化。硬件抽象层中协议栈多线程接口,可以根据系统具伓需求选用不同的进程间通信 方式来实现该接口,该接口根据不同的进程间通信实现方式不同会有一定的差异,该部分是 系统机制中的核心机制,该机制的实现也会根据具体系统的应用场景相关联。 操作系统层,实现操作系统的基本功能,实现具体的硬件驱动程序。驱动程序针对不同 厂商间设备有不同的实现,具有识别不同设备的能力。 硬件层,具体的硬件设备,实现 通信的实体。硬件接口选用接口,最大限 度的体现了灵活性。通过接口,不同厂商的 设备在系统支持的情况下,均可以 使用 操作系统层中的设备驱动和硬件层的通信模块可以由不同厂商定制实现,物理接口选择 接口极大的扩展了设备的通用性和灵活性 进程间通信机制的选择 构件化的系统中,构件之间的通信是整个系统的基础,其中进程间通信是构件之间主要 的通信方式。通信机制的选择要结合县体系统需求在开销、速度、实现难度等方面综合考量。 系统典型进程间通信(, )机制包括:管道和 消 息、共享内存区、套接字。 其中套接字允许不同计算杋上的进程通过网络交换数据。套接字还可以用作相同主机上 的进程之间的通信工只 域套接字是用」在同一台杋器上运行的进程之间的通信。虽然因特网域套接字可 用」同一目的,但域套接字的效率更高。域套接字仅仅复制数据:它们并不执 行协议处炟,不需要添加和朋除网终包头,无需计算校验和,不要产生顺序号,无需发送桷 认帧。 域套接字提供流和数据包两种接口。 域数据报服务是可靠地,既不会丢失 消息也不会传递出错。 域套接字是套接字和管道之间的混合物。 根据上述进程间通信机制,综合考虑效率和可移植性,本文中进程间通信机制使 用域套接字实现了进程间通信机制,构件方式采用典型的客户端服务器方式,面向连 接,支持多线程,具有良好的平台兼容性,使得函数调用的耦合性和关联性大大降低 应用框架层的设计与实现 应用框架层是为应用程序层提供 协议栈编程接口,由不同终端厂商定制,接口 的实现均遵循 标准协议具体规范,允许有厂商为实现特殊功能自定义的特殊接口, 不同厂商实现的 协议栈接口以函数库形式加载到系统中,可以灵活配置选择各个厂 商的 协议栈接口库。 本文中应用框架层的设计如图所小,主要分为接口层和接口层。每层中分 国武技论文在线 别包括 了模块,每个模块中都相应的同步请求和异 步请求接凵 JAVA接口 MAC NWK AF ZDO UTIL SYS 同步请求援口 异步请求接口 JN调用 C接口 MAC NWK AF ZDO UTIL SYS 同步请求接口 异步请求接口 图应用框架层框图 模块实现 标准的层服务,包括信标恢的产生同步、设备的关 联与解除关联、实现 的介质访问方法等,使得在两个实体间建立一个可靠 地通信链路。 ,网络)模块实现 规范中的网络层服务,包括网终的酤置节点 的加入离开网络、地址分配、路由发现、网络层协议数据单元的传输等。 模块实现 规范中应用框架部分,包括数据收发,状态请求,服务注册等等。 设备对象)模块实现 规范中的定义的 功能,包括应用支持子层和网络层的初始化,并通过向用户定义的应用对象收集相关信息来 实现设备和服务发现、安全管理、网络管理、绑定管理等。 模块不对应 规范中的具体功能,提供具体厂商设备自定义的功能,包括模 块上的灯、按键、传感器等的控制。 系统模块不对应 规范中的只体功能,提供系统状态的查询服务,包括设备 状态的查询,串口功能的配置等。 应用支持了层)模块实现 规范中的应用支 持子层服务,包括设备间的绑定、应用层协议数据单元的传输、维扩应用支持子层的数据库 等。 和之间的函数调用使用 )调用, 是平台中一个特性。应用程序可以使用把本地用和语言写的本地 代码和用话言写的代码合并一起共同使用。允许开发者利用平台的优势,同 时不必放弃原来老的代码。因为是平台的一部分,开发者可以一次解决一致性问 题,而使得在所有平台上都可以使用。 国武技论文在线 硬件抽象层的设计 硬件抽象层的设计如图所示,主要包括用户接口部分、运行实体模块部分和功能实体 模块部分 事务请求接口 事务响应接口 应用框架接口 事件通知影运行实体模块 1功能实体模块 硬 件 处理 处理 运行权限设置 抽 帧封装与序列化处理 事务处理衫始化 象 调度机牛 上卜行链路启动 动层 虚拟信道 事务侦听启动 虚拟机 「我入器硬件接口 图硬件抽象层框佟 用户接∏部分主要负责与功能实体模块进行交互,包括事务请求接∏和事务响应接冂 事务请求接口实现把上层事务请求(函数调用)传递给功能实体进行相应的处理:事务响应 模块实现把函数调用后的响应和上动上报的事件通知进行封装)且返冋给上层的调用者进 行处理 运行时实体模块主要负责软件的运行时启动、维护与管理,包括运行时用户权限设置, 事务处理参数及环境信息的初始化,上行、下行链路的启动与维护,事务侦听及事务到达时 的通知 功能实体模块部分主要负责具体事务的处理及调度。包括对主动上报的事件通知处理及 调度,上层函数调用处珙及调度,并提供帧封装与序列化协议对事件通知和函数调用以匹酤 协议的特定的帧格式进行打包和解析,通过虚拟信道与底层的硬件模块(包括虚拟机 和物联网接入适配器)进行通信 模块设计 模块设计如图所小,包括 和 。其中 包括 模块侧通信接凵模块实现在 中,负责与上位机进行通信, 完成命令的解析,函数调用和消息主动上报。 国武技论文在线 zgee模驱动 其他驱动 操作系统层 Application Layer Zigbee模块侧 Zigbee Device Object 通信接口模块 Application Framework Zigbee Application Support Sublayer service 模块 Provider Network Layer Medium Access Control Layer hysical layer 图 模块框图 系统验证测试 系统的测试主要用来验证整体系统方案和 协议栈接口的实现。首先是系统启动 的测试,包括 系统启动、协议栈启动、驱动加载和测试程序启动的测试:然后是 节点基木功能测试,包括模块基木功能和网络功能测试。最后是 协议栈接口 按模块划分的全面测试。 系统验证测试期间,系统上作正常, 协议栈接口调用止常,对 模块的控 制符合预期效果无明显时延 模块间的通信距离可达,能够实现多跳传输。 结论 本文给出了基于 平台的短距离互联协议栈软件系统的设计与实现,系统方案设 计合理,符合 协议栈应用需求,具有·定的灵活性和扩展性。进过测试验证,系统 运行正常,完成功能符合预期。但是仍然存在很多不足和待改进之处,比如协议栈版本的支 持还很单一,可以继续完善其他版本协议栈的支持, 模块设备的支持也很有限,仅 支持 种设备,仍待改进。 参考文献 吕焰尧基于构件思想的 协议栈硏究与实现学位论文苏州大学 蔡冰基于 平台的 协议栈实现及分析研究学位论文南京邮电大学 朱丽吴华瑞李辉基于 技术的农用无线传感器网络体系架构的研究高技术通讯年第 卷第期 陈志奎李良基于 的智能家庭医保系统计算机研究与发展年期 张利国龚海平王植萌 移动开发入门与进阶北京:人民邮电出版社, 环境高级编程人民邮电出版社

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