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植物灯是一种特殊的灯具,用于在光照不足的情况下给植物补光来促进植物的生长。目前,其已被广泛应用于植物工厂、植物大棚等环境中,以提高单位面积的植物产量。然而植物有其生长规律,不合适的补光达不到预期的效果甚至导致植物生长紊乱而减产,因此,需要设计一套合理、有效的植物灯控制系统,而实现该系统的关键就在于系统的控制核心—植物灯网关。 目前,远程代码更新方式、WiFi与WSCN相结合的控制手段逐渐成为智能网关领域的研究热点。本文以WiFi模块为研究重点,在实验室现有的基础(GPRS与WSCN相结合的智能网关产品)上,以软件构件化设计为指导思想,设计了一款适用于植物大棚环境,具有温湿度监测和远程代码更新等功能的植物灯网关,并将其命名为SD-GLIG。本文主要工作为: (1)提出SD-GLIG的总体设计方案。该方案充分考虑系统的成本、设计难度和性能,按照植物灯网关的功能需求,采用现有的核心板,完成WiFi模块、WSCN节点、温湿度传感器模块等外围电路模块的选型和硬件电路设计。 (2)移植WiFi模块的底层驱动代码和与之相配套的uip1.0精简以太网协议栈,完成主控芯片端底层硬件驱动和外围设备驱动的编写或再封装。 (3)设计一种远程代码更新方案。该方案主要内容为:分析主控芯片的.S19机器码文件记录格式;设计 BootLoader程序和应用程序的链接文件,并完成中断向量表的重定位;设计一套基于WiFi的代码更新通信帧格式;完成底层BootLoader驱动的设计;提取.S19文件有效数据并完成PC机端代码更新软件的设计与编写。 (4)设计一款采用VS2010和C#语言编写的PC机端测试软件,其实现Adhoc和Infra两种模式来访问植物灯网关,并将其应用于植物大棚中。 经测试和初步试验结果表明,本课题设计的植物灯网关能基本满足植物大棚对于植物灯定时开关和温湿度监测的需求,并有着成本低、通信质量高、代码更新可靠、系统稳定等优点,具有较高的市场推广价值。