基于ARM-Linux的無線氣象數據通信系統的設計與實現

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。

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的串行數據發送端TXD1相連。此處將CC2530的設備類型設置為協調器，實現無線接收各個傳感器節點發送的氣象數據。

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過以太網發送給遠程服務器，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。