基于ARM的無線氣象數據通信系統設計
摘要:為了實現自動氣象站無線化、網絡化的需要,開發了一種基于ARM、嵌入式Linux和CC2530構建的無線氣象數據通信系統。對系統軟硬件設計和通信流程進行了闡述。采用跨平臺能力強的Qt作為開發工具,設計并實現了一個帶有圖形用戶界面的嵌入式系統,提出新的數據幀格式,實現了氣象數據準確、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用性。
關鍵詞:ARM;CC2530;嵌入式系統;數據通信;無線傳感器網絡
自動氣象站數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據采集器,滿足現代氣象檢測的要求,是一個值得研究的課題。
文中基于ARM微處理器和Linux操作系統平臺,借助前端無線傳感器網絡的數據輸入,利用嵌入式Qt的開發優勢并設計數據通信格式,完成無線氣象數據通信系統的設計,實現了數據的可靠傳輸。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據。
1 無線氣象數據通信系統的基本組成
如圖1所示,無線氣象數據通信系統主要由無線傳感器網絡節點、協調器、數據通信器(數據通信器以S3C2440AL為核心)、遠程服務器等組成,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的無線傳感器網絡,傳感器節點將采集到的氣象數據定時發送給協調器,再由協調器將數據通過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送到遠程服務器。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,系統采用Samsung S3C2440AL來實現高分辨率彩色顯示、觸摸控制、高速數據處理及管理、網絡接口擴展等需要。
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