无线物联网中CoAP协议的研究与实现（二）

3实验平台及CoAP协议的实现

　　3.1实验平台硬件平台式是美信凌科公司的IPv6智能网关（MXG300）、MX231CC节点、USB无线网卡（STICK）和JTAG下载器。实验的硬件平台配置和硬件平台如图6，图7所示。软件平台是WinAVR和AVR studio，用于向节点和USB网卡中下载程序。

　　其中IPv6智能网关上的主要芯片有：BCM 6358UKFBG支持多用户以太网功能，具有高度优化的32 MIPS CPU和标准的EJTAG调试器；BCM53 25EKQMG集成了5个收发器，具有128 KB的数据包缓冲区，最多可以支持2K的MAC地址，支持地址自动学习，提供真正的即插即用连接，而且是低功耗的；SIGe2521A60提供 2.4～2.5 GHz的无线工作频段范围，应用于ISM 2.4.GHz的无线解决方案。

　　图8是IPv6智能无线网关的接口布局，它是基于OPENWRT系统定制完成的。具备3个局域网口，1个广域网口，1个802.11a/b/g WiFi无线网络接口，1个标准USB口和1个可选的串口调试口。该智能无线网关除具备通用无线路由器的功能以外，还可以实现基于Contiki操作系统的USB UIP网络和普通IP网络之间的IPv6互连，同时还支持有能力的系统在OPENWRT的基础上开发自己的应用软件包，实现更复杂的应用。

　　OPENWRT是一个开源的Linux版本。主要应用于嵌入式系统。网关和节点上同时装有Contiki系统，它提供宏定义和RESTful网络服务实例。

　　MX231CC节点上的主要芯片是ATmega1284P，它具有128 KB的可编程闪存，4 KB的E2PROM，16 KB的片内SRAM，JTAG接口，优化的功耗和处理速度。节点上运行Contiki系统。节点上还有光敏传感器、室内温度传感器、三色LED指示灯等。

　　3.2 CoAP协议的火狐浏览器实现（B/S架构）

　　B/S架构的系统结构如图9所示。

　　系统由用户浏览器、Web服务器、IPv6智能网关、MX231CC节点组成。用户浏览器通过HTTP协议访问Web服务器，MX231CC节点通过CoAP协议和IPv6智能网关进行通信，从而实现用户浏览器访问节点上资源的功能。图9中实线表示有线连接，虚线表示无线连接。

　　在当前的Contiki 2.5中，集成了CoAP 03和CoAP06这两个版本。这两个文件在Contiki 2.5的apps目录下，关于CoAP的核心内容都在这两个文件中。程序的主要部分为：

　　AUTOSTART_PROCESSES（PERIODIC_RESOURCE（）为进程的主体部分。

　　然后进行编译，编译成。elf文件，用JTAG下载器下载到节点上。节点地址设置为：2001：2：：11：22ff：：fe33：4499.这时，用火狐浏览器访问节点，因为火狐浏览器自带coap插件，如果用其他浏览器，那么需要进行coap的代理设置。以控制节点上的三色LED灯反转为例，用下面的请求格式：GETcoap://［］：

　　/readings其中mote_ip_address是节点的IPv6地址，port_number是节点的端口号，readings是客户端请求的资源（温度）。

　　所以在浏览器地址栏输入：coap://［2001：2：：11：22ff：fe33：4499］ ：61616/toggle，作用是让节点上的三色LED灯进行反转。服务器端的响应信息如图10所示。

　　从浏览器端可以看出，CoAP协议支持Discover和Observe功能，具有GET、POST、PUT和DELETE等方法。Type表示信息类型为ACK，Code为200，表示成功完成客户端的请求。事务ID为38 264，它用于重复信息检测，options为1表示有一个可选项，内容类型为text表示文本类型。

　　由此可以看出，通过火狐浏览器的CoAP协议，可以访问节点上的传感器资源。

3.3 CoAP协议的客户端实现（C/S架构）

　　上节通过火狐浏览器可以实现COAP协议，但是只能查看实时数据，不能查看历史数据。为此，这里搭建了一个C/S架构的环境。如图11所示。

　　图11中客户端软件是用基于。NET架构的C#语言编写的，数据库使用SQL Server 2008.通过此程序，可以每隔10 s读取一次数据，存入到数据库中。并可以通过前台的Web界面查看各种历史数据，包括温度、湿度、亮度等。

　　插入数据库中的数据如图12所示，图中显示的是室内的亮度值。

　　在Web浏览器端可以查看实时和历史数据，页面显示效果如图13所示。

　　由此看出，基于C/S架构的方式，不仅可以显示实时数据，还可以查看历史数据，以便及时发现问题，更加具有实用性。

　　4结论

　　本文详细介绍了CoAP协议的内容、特点、交互模型以及订阅机制，还给出了基于uIPv6 START KIT无线网络开发套件的系统配置方式，该网络可以通过火狐浏览器和客户端软件两种方式实现CoAP协议，用户不仅可以读取传感器上的实时数据，而且可以查看历史数据。