基于云服务的物联网嵌入式开发平台研究与设计

来源 :上海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dan0030
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物联网开发已经成为近几年炙手可热的话题,而物联网中嵌入式模块的开发也占据了相当大的比重。无论是传统的嵌入式开发平台,还是现有的研究成果,大部分都是基于单机的IDE软件安装,运用PC机的串口助手进行调试,没有运用到网络带来的便捷性。想要减少开发环境带来的普遍麻烦,降低开发成本,便捷地调试系统,构建功能完善的在线开发、编译、调试系统显得十分必要。传统物联网开发框架中,用户通过PC配置开发环境,实现嵌入式设备的开发,有几点弊端:第一,配置PC环境成为开发过程中的瓶颈;第二,设备开发需要硬件连接,安装串口助手等,条件苛刻;第三,设备维护需要另外开发服务器端应用,成本较高。如果将开发维护工序迁移到云服务端统一处理,可以提升工程效率。云服务具有计算资源丰富,接入容易,部署迅速,易扩展的特性。因此,设计基于云服务的嵌入式开发平台,将是解决上述问题的优良方法。针对传统的物联网开发模式中的不完善和工序的复杂性,本文接入了商业云服务平台——阿里云,设计了一套物联网嵌入式开发平台。利用云服务成熟强大的网络资源,使设备接入更高效,用户管理更便捷。根据提升工程开发效率的目标,本文设计了基于云服务的SHMIIC物联网开发平台,主要把系统分为三个部分:云服务的人机交互系统;云编译升级系统,以及云服务集群优化策略。云服务的人机交互系统解决了传统模式中,配置开发环境的不便利性。基于B/S架构,完成了用户和服务端的交互的Web开发工具。由于云服务的引入,部署上产生了便利,使得设计不需要关心服务器环境,安全性等问题,可以侧重于完成服务端应用。本文详细设计了设备,用户,命令,消息的数据库存储结构,交互应用的业务逻辑以及人机交互UI界面。云编译升级系统解决了设备维护中,接线烧写代码的繁琐步骤,提升了维护和二次开发的效率。本文详细介绍了编译升级系统的软硬件架构。其中软件部分主要通过在Linux云服务器上搭建GCC编译工具链,编译用户自己的代码,配合嵌入式端软硬件设计,完成设备升级。整体完成了基于云编译服务和WiFi模块的设备远程升级方案。在云服务集群性能优化中,需要解决云服务系统在用户量大的情况下,出现响应速度慢甚至瘫痪的问题。针对高并发场景,本文分析了经典负载均衡算法,通过比较,选取优化了其中一种算法WRR,提升系统性能。接着,引入了一致性哈希算法,作为实际生产中系统扩展的策略。最后,利用SHMIIC开发平台,对一个物联网项目进行开发,验证。引入实际场景中的医用输液监控系统,通过本开发平台进行开发,完成实际场景下的功能和性能测试,验证了系统的可用性和有效性。
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