基于ARM的無線氣象數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計

摘要：為了實現(xiàn)自動氣象站無線化、網(wǎng)絡(luò)化的需要，開發(fā)了一種基于ARM、嵌入式Linux和CC2530構(gòu)建的無線氣象數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。對系統(tǒng)軟硬件設(shè)計和通信流程進(jìn)行了闡述。采用跨平臺能力強(qiáng)的Qt作為開發(fā)工具，設(shè)計并實現(xiàn)了一個帶有圖形用戶界面的嵌入式系統(tǒng)，提出新的數(shù)據(jù)幀格式，實現(xiàn)了氣象數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、高效傳輸。結(jié)果表明，系統(tǒng)具有低成本、高可靠性以及較好的實用性。
關(guān)鍵詞：ARM；CC2530；嵌入式系統(tǒng)；數(shù)據(jù)通信；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

自動氣象站數(shù)據(jù)采集器一般基于單片機(jī)或PC／104總線控制器設(shè)計，具有與PC兼容性好、功耗低、體積緊湊等特點，然而如何設(shè)計出功能強(qiáng)大，網(wǎng)絡(luò)傳輸功能強(qiáng)的自動氣象站數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)輸入，利用嵌入式Qt的開發(fā)優(yōu)勢并設(shè)計數(shù)據(jù)通信格式，完成無線氣象數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可靠傳輸。為天氣預(yù)報、科學(xué)研究、氣象災(zāi)害預(yù)警等提供實時的氣象觀測數(shù)據(jù)。

1 無線氣象數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成
如圖1所示，無線氣象數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、協(xié)調(diào)器、數(shù)據(jù)通信器(數(shù)據(jù)通信器以S3C2440AL為核心)、遠(yuǎn)程服務(wù)器等組成，完成對數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸和存儲等功能。數(shù)據(jù)的采集基于CC2530的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點將采集到的氣象數(shù)據(jù)定時發(fā)送給協(xié)調(diào)器，再由協(xié)調(diào)器將數(shù)據(jù)通過RS232接口傳給數(shù)據(jù)通信器，數(shù)據(jù)通信器按氣象數(shù)據(jù)處理規(guī)范對接收到的數(shù)據(jù)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(yuǎn)程服務(wù)器。此外，數(shù)據(jù)通信器保存接收的數(shù)據(jù)。

2 硬件電路設(shè)計
2．1 CC2530與S3C2440AL的連接
CC2530是TI公司以C51為內(nèi)核的ZigBee芯片，它支持IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBee RF4CE標(biāo)準(zhǔn)，提供101 dB的鏈路質(zhì)量，具有高接收靈敏度和強(qiáng)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(jù)處理及管理、網(wǎng)絡(luò)接口擴(kuò)展等需要。