基于A(yíng)RM-Linux的無(wú)線(xiàn)氣象數據通信系統的設計與實(shí)現

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。

CC2530與S3C2440AL之間采用串口通信，其連接如圖2所示。CC2530的串行數據發(fā)送端P0_3與S3C2440AL的串行數據接收端RXD1相連，CC25 30的串行數據接收端P0_2與S3C2440AL的串行數據發(fā)送端TXD1相連。此處將CC2530的設備類(lèi)型設置為協(xié)調器，實(shí)現無(wú)線(xiàn)接收各個(gè)傳感器節點(diǎn)發(fā)送的氣象數據。

2.2 S3C2440AL外圍電路設計

由于系統需要移植嵌入式Linux操作系統、安裝微型數據庫、運行可視化應用程序、存儲氣象數據以及將數據經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給遠程服務(wù)器，需要擴展液晶顯示器、外部存儲器、以太網(wǎng)控制器等。液晶顯示屏采用320x240分辨率的3.5英寸觸摸真彩液晶屏，SDRAM采用H57V25 62GTR，NANDFLASH采用K9F1216UOA，以太網(wǎng)控制器采用單芯片快速以太網(wǎng)MAC控制器DM9000。S3C2440AL部分外圍電路如圖3所示。