基于物联网嵌入式技术的LED路灯控制器设计

　　目前，所使用的大功率LED路灯大部分都是简单的直接照明，缺少必要的智能控制，或者有些虽然具备有智能控制的功能，但是却不能自动检测路灯的照明状况，也不能方便地对路灯进行远程及本地调控。并且现有的照明管理系统大都采用有线电缆控制照明灯具，对LED路灯进行调控，通信协议比较复杂，建设成本和运营成本都比较高。本文将物联网嵌入式技术引入路灯控制器，实现LED路灯的智能控制。

　　物联网，是指将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，将沟通从任何时间任何地点任何人之间的沟通连接扩展到人与物(HumantoThing)和物与物(ThingtoThing)之间的沟通连接。发展物联网的关键在于射频标签、传感器、嵌入式系统及传输数据计算等领域。其中，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是物联网的“大脑“和“中枢神经，物联网内的所有个体都需要嵌入式系统来传输和处理处理信息，嵌入式系统的好坏将直接影响物联网的运做。

　　本文以路灯控制器为应用背景，设计了支持CDMA及ISM无线通信的智能路灯控制器，将物联网嵌入式技术应用其中，利用控制器提供的专用接口和CDMA网络平台，实现与各类传感器的连接，实现“人―物、“物―物、“物―人之间的信息交流。

　　1　路灯控制系统

　　本文设计的路灯控制系统由3个控制层、2个通信层组成。系统的结构如图1所示。操作人员通过监控软件或手机将需求数据发送到CDMA网络进而传送给路灯主控器；路灯主控器对接收数据分析、处理，并通过自组ISM无线网络将数据送给节点控制器；节点控制器做出响应并发出返回数据，数据按原路径返回给操作人员。本文设计了系统核心部分：智能路灯控制器，包含了主控器及节点控制器的设计。

　　2　主控器设计

　　主控器包括：ATmega128主控模块、CDMA通信模块、ISM通信模块、显示输入模块，结构图2所示。

　　2.1主控模块

　　在主控模块采用核心板设计，结构如图3所示。

　　主控芯片采用AVRATmega128芯片。ATmega128是高性能、低功耗的AVR8位微处理器，它的运行速度快，大多数指令可以在一个时钟周期内完成；寿命：10，000次写/擦除周期；具有独立锁定位、可选择的启动代码区；通过片内的启动程序实现系统内编程；真正的读-修改-写操作硬件乘法器只需两个时钟周期；具有128K字节的系统内可编程Flash；4K字节的内部SRAM；可以对锁定位进行编程以实现软件加密；具有JTAG接口，方便程序在线调试、下载；两个可编程的串行USART；可工作于主机/从机模式的SPI串行接口。

　　2.2CDMA模块

　　CDMA模块内部封装了完善的TCP/IP等协议栈，可为远程无线传输提供透明的TCP/IP通道，主要完成主控器与远程控制中心通信，完成指令数据的双向传输。CDMA模块与主控器通过UART1双向传送数据。本系统选用电信公司提供的CDMA模块，通过MAX232电平转换芯片和ATmega128的UART1口相连，实现全双工的数据通信。模块采用5V供电，ATmega128的PD6口经MAX232电平转换芯片转换后接到模块的DTR。

　　DTR信号用来通知CDMA模块准备发送数据还是发送已经结束。