基于ARM-Linux的無線氣象數(shù)據通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

自動氣象站數(shù)據采集器一般基于單片機或PC/104總線控制器設計，具有與PC兼容性好、功耗低、體積緊湊等特點，然而如何設計出功能強大，網絡傳輸功能強的自動氣象站數(shù)據采集器，滿足現(xiàn)代氣象檢測的要求，是一個值得研究的課題。

文中基于ARM微處理器和Linux操作系統(tǒng)平臺，借助前端無線傳感器網絡的數(shù)據輸入，利用嵌入式Qt的開發(fā)優(yōu)勢并設計數(shù)據通信格式，完成無線氣象數(shù)據通信系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)了數(shù)據的可靠傳輸。為天氣預報、科學研究、氣象災害預警等提供實時的氣象觀測數(shù)據。

1 無線氣象數(shù)據通信系統(tǒng)的基本組成

如圖1所示，無線氣象數(shù)據通信系統(tǒng)主要由無線傳感器網絡節(jié)點、協(xié)調器、數(shù)據通信器(數(shù)據通信器以S3C2440AL為核心)、遠程服務器等組成，完成對數(shù)據的采集、處理、傳輸和存儲等功能。數(shù)據的采集基于CC2530的無線傳感器網絡，傳感器節(jié)點將采集到的氣象數(shù)據定時發(fā)送給協(xié)調器，再由協(xié)調器將數(shù)據通過RS232接口傳給數(shù)據通信器，數(shù)據通信器按氣象數(shù)據處理規(guī)范對接收到的數(shù)據進行處理后，一方面顯示在液晶顯示屏上，另一方面經以太網發(fā)送到遠程服務器。此外，數(shù)據通信器保存接收的數(shù)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的鏈路質量，具有高接收靈敏度和強抗干擾性，同時具有低功耗、低成本、時延短、高安全等特點。此外，系統(tǒng)采用Samsung S3C2440AL來實現(xiàn)高分辨率彩色顯示、觸摸控制、高速數(shù)據處理及管理、網絡接口擴展等需要。

CC2530與S3C2440AL之間采用串口通信，其連接如圖2所示。CC2530的串行數(shù)據發(fā)送端P0_3與S3C2440AL的串行數(shù)據接收端RXD1相連，CC25 30的串行數(shù)據接收端P0_2與S3C2440AL的串行數(shù)據發(fā)送端TXD1相連。此處將CC2530的設備類型設置為協(xié)調器，實現(xiàn)無線接收各個傳感器節(jié)點發(fā)送的氣象數(shù)據。

2.2 S3C2440AL外圍電路設計

由于系統(tǒng)需要移植嵌入式Linux操作系統(tǒng)、安裝微型數(shù)據庫、運行可視化應用程序、存儲氣象數(shù)據以及將數(shù)據經過以太網發(fā)送給遠程服務器，需要擴展液晶顯示器、外部存儲器、以太網控制器等。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，以太網控制器采用單芯片快速以太網MAC控制器DM9000。S3C2440AL部分外圍電路如圖3所示。