基于A(yíng)RM的無(wú)線(xiàn)氣象數據通信系統設計

摘要：為了實(shí)現自動(dòng)氣象站無(wú)線(xiàn)化、網(wǎng)絡(luò )化的需要，開(kāi)發(fā)了一種基于ARM、嵌入式Linux和CC2530構建的無(wú)線(xiàn)氣象數據通信系統。對系統軟硬件設計和通信流程進(jìn)行了闡述。采用跨平臺能力強的Qt作為開(kāi)發(fā)工具，設計并實(shí)現了一個(gè)帶有圖形用戶(hù)界面的嵌入式系統，提出新的數據幀格式，實(shí)現了氣象數據準確、高效傳輸。結果表明，系統具有低成本、高可靠性以及較好的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：ARM；CC2530；嵌入式系統；數據通信；無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )

自動(dòng)氣象站數據采集器一般基于單片機或PC／104總線(xiàn)控制器設計，具有與PC兼容性好、功耗低、體積緊湊等特點(diǎn)，然而如何設計出功能強大，網(wǎng)絡(luò )傳輸功能強的自動(dòng)氣象站數據采集器，滿(mǎn)足現代氣象檢測的要求，是一個(gè)值得研究的課題。
文中基于ARM微處理器和Linux操作系統平臺，借助前端無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的數據輸入，利用嵌入式Qt的開(kāi)發(fā)優(yōu)勢并設計數據通信格式，完成無(wú)線(xiàn)氣象數據通信系統的設計，實(shí)現了數據的可靠傳輸。為天氣預報、科學(xué)研究、氣象災害預警等提供實(shí)時(shí)的氣象觀(guān)測數據。

1 無(wú)線(xiàn)氣象數據通信系統的基本組成
如圖1所示，無(wú)線(xiàn)氣象數據通信系統主要由無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)、協(xié)調器、數據通信器(數據通信器以S3C2440AL為核心)、遠程服務(wù)器等組成，完成對數據的采集、處理、傳輸和存儲等功能。數據的采集基于CC2530的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，傳感器節點(diǎn)將采集到的氣象數據定時(shí)發(fā)送給協(xié)調器，再由協(xié)調器將數據通過(guò)RS232接口傳給數據通信器，數據通信器按氣象數據處理規范對接收到的數據進(jìn)行處理后，一方面顯示在液晶顯示屏上，另一方面經(jīng)以太網(wǎng)發(fā)送到遠程服務(wù)器。此外，數據通信器保存接收的數據。

2 硬件電路設計
2．1 CC2530與S3C2440AL的連接
CC2530是TI公司以C51為內核的ZigBee芯片，它支持IEEE802．15．4標準以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBee RF4CE標準，提供101 dB的鏈路質(zhì)量，具有高接收靈敏度和強抗干擾性，同時(shí)具有低功耗、低成本、時(shí)延短、高安全等特點(diǎn)。此外，系統采用Samsung S3C2440AL來(lái)實(shí)現高分辨率彩色顯示、觸摸控制、高速數據處理及管理、網(wǎng)絡(luò )接口擴展等需要。