無線網(wǎng)關(guān)是進行空氣檢測所涉及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的核心設(shè)備，實現(xiàn)空氣檢測時網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)收發(fā)的功能。網(wǎng)關(guān)通過ZigBee無線通訊技術(shù)與傳感器進行數(shù)據(jù)通訊，與監(jiān)控分站采用CAN總線方式進行數(shù)據(jù)通訊。網(wǎng)關(guān)設(shè)計有液晶顯示屏實時顯示各節(jié)點傳感器網(wǎng)絡(luò)情況和節(jié)點傳感器上傳的數(shù)據(jù)。網(wǎng)關(guān)供電采用與監(jiān)控分站配接的隔爆兼本安型電源箱。

空氣檢測的網(wǎng)關(guān)無線管理模塊采用ATMega1281和ATRF230芯片設(shè)計，管理控制單元采用STM32F107芯片，空氣檢測網(wǎng)關(guān)工作原理框圖如圖所示。ATmega1281與AT86RF230之間通過SPI接口以及其他四條控制線進行通信與控制操作。STM32與Atmega1281通過RS232串口通信，STM32將獲取的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)按照CAN總線幀的格式進行打包，然后通過CAN總線接口將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控分站。

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測儀器存在兩大特性：數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸性強、數(shù)據(jù)量大，同時存在多個需要完成的邏輯命令，要求環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠快速高效完成上述任務(wù)。空氣檢測采用uCOS嵌入式操作系統(tǒng)，系統(tǒng)包括輕線程、主動消息發(fā)送、事件驅(qū)動機制、組件化程序設(shè)計。uCOS的并行處理能力在任務(wù)執(zhí)行和中斷事件處理中得到體現(xiàn)。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)添加一個FIFO隊列到任務(wù)中，任務(wù)執(zhí)行中相互之間不產(chǎn)生競爭；中斷程序具有較高優(yōu)先級。設(shè)計uCOS通過二級調(diào)度機制完成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點運行。