基于A(yíng)RM9260的多模式浮標岸基數據收發(fā)平臺

摘要：針對于海洋特殊的環(huán)境，數據傳輸能力不能滿(mǎn)足海洋環(huán)境檢測的需求現狀，文中提出將多種無(wú)線(xiàn)傳輸方式與AT91SAM9260結合構造多模式浮標岸基數據收發(fā)平臺的設計方案，并給出具體的通信協(xié)議。同時(shí)，用VC++語(yǔ)言設計了岸基數據接收服務(wù)中心軟件。本設計已成功用于海洋數據傳輸，對我國海洋環(huán)境檢測技術(shù)的發(fā)展有較大的意義。
關(guān)鍵詞：海洋通信；無(wú)線(xiàn)傳輸；多模；AT91SAM9260；協(xié)議

海洋占據了地球表面的三分之二以上面積，并以其豐富的資源、廣闊的空間以及對地球環(huán)境氣候的巨大調節作用，成為全球生態(tài)系統和人類(lèi)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，因此，發(fā)展海洋科技，尤其是海洋高新技術(shù)已成為世界新技術(shù)革命的重要內容。然而，由于海洋特殊的環(huán)境，使得很多在陸地上已經(jīng)運用自如且性能良好的通信技術(shù)無(wú)法在海洋上使用，ARG0是以10～14天為周期通過(guò)衛星系統來(lái)傳輸的，海洋通信技術(shù)成為了限制海洋技術(shù)發(fā)展的瓶頸。本文設計的基于AT91SAM9260的多模式浮標岸基數據收發(fā)平臺將多種數據傳輸方式集合在一起，很好的滿(mǎn)足了海洋數據全天侯長(cháng)時(shí)間傳輸的需求。

1 系統概述
基于A(yíng)T91SAM9260的多模式浮標岸基數據收發(fā)平臺(以下簡(jiǎn)稱(chēng)收發(fā)平臺)系統結構圖如圖1所示，本系統提供了四種通信方式：無(wú)線(xiàn)通信、數傳電臺通信、GPRS通信和銥星通信。這四種通信方式由AT91SAM920配置和管理，依據一定的通信選擇策略實(shí)現四種通信方式的智能切換。圖中，實(shí)線(xiàn)為電源線(xiàn)、長(cháng)虛線(xiàn)為天線(xiàn)連接線(xiàn)、點(diǎn)虛線(xiàn)為串口通信信號線(xiàn)。

CPU是系統的核心，通過(guò)COM2～COM5依次與銥星模塊、無(wú)線(xiàn)模塊、速傳電臺模塊及GPRS模塊相連。COM6為用戶(hù)接口，可依據協(xié)議對本系統進(jìn)行配置及實(shí)現數據傳輸，COM7為調試串口，可打印系統的運行信息，并可實(shí)現系統深入配置。
系統中各種通信方式各有優(yōu)點(diǎn)：如果浮標是部署在近海，可以直接通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊進(jìn)行通信，不但速度快而且無(wú)需資費；若距離有所增加，則可以使用無(wú)線(xiàn)數傳電臺，此時(shí)仍可獲得較快的傳輸速率。若無(wú)線(xiàn)模塊和無(wú)線(xiàn)數傳電臺不能滿(mǎn)足需求，則可以使用GPRS，此時(shí)傳輸速率有所下降，且有較小延時(shí)；若在遠海，則可以使用銥星模塊。本系統可以同時(shí)滿(mǎn)足近海和遠海數據通信的需求。

2 系統原理
2．1 通信方式智能切換選擇策略
本收發(fā)平臺使用的選擇策略主要是：優(yōu)先級選擇策略、信號質(zhì)量選擇策略和通信保持策略。
優(yōu)先級選擇策略：由于四種通信方式有不同的傳輸速率、不同的傳輸距離和不同的延遲，同時(shí)考慮到海洋上特殊的環(huán)境以及盡量高速率、長(cháng)傳輸距離、小延遲的通信要求，所以設置無(wú)線(xiàn)模塊、數傳電臺模塊、GPRS模塊及銥星模塊的優(yōu)先級依次為0～3，值越小，優(yōu)先級越高，同時(shí)可以依據協(xié)議由用戶(hù)設置模塊優(yōu)先級。
信號質(zhì)量選擇策略：系統在運行后，會(huì )運行通信守護進(jìn)程，并定時(shí)檢測各通信方式的信號質(zhì)量，從而進(jìn)一步保證通信的正常進(jìn)行。
通信保持策略：收發(fā)平臺會(huì )優(yōu)先使用最近使用過(guò)的通信方式，若該通信方式故障，則會(huì )嘗試盡量多的次數來(lái)完成未完成的數據傳輸。用戶(hù)可依據協(xié)議設置嘗試次數及超時(shí)時(shí)間。
用戶(hù)也可以依據協(xié)議設置以上三種策略的優(yōu)先關(guān)系。
2．2 通信協(xié)議制定
通信協(xié)議是通信能否正常進(jìn)行的重要保證。本收發(fā)平臺具有如下特點(diǎn)：一、用戶(hù)與收發(fā)平臺之間的通信需要有基本的重發(fā)確認機制，考慮到使用RS232通信鏈路重復出現故障的可能性叫小，所以該機制不需要復雜；二、用戶(hù)需要對收發(fā)平臺進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置；三、收發(fā)平臺之間的通性應該可以實(shí)現定點(diǎn)傳輸、廣播傳輸及轉發(fā)。因此，協(xié)議的制定至少包括兩個(gè)方面：用戶(hù)與收發(fā)平臺通信協(xié)議和收發(fā)平臺間通信協(xié)議。