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。