基于無線傳感器網絡的溫室測控系統研究設計

作為一款ARM 處理器，PXA270 采用基于AR2MV5TE 的XScale 架構，提供了強大的處理功能。 與PXA25X系列處理器相比， PXA270 在XScale 微架構基礎上增加了Intel Wireless MMX 技術，提高了處理多媒體的效率，優化了處理器的功耗，同時添加了針對移動終端設備設計的新功能。 它的主要特性如下：

（1） 內部集成豐富的外設接口，如USB Host 控制器、PCMCIA/ SD/ MMC 卡控制器、I2C 接口、串口、實時時鐘， SSP 串行接口等，因而采用PXA270設計的系統集成度非常高；（2） 計算能力強大，最高主頻達到624MHz ;（3） 無線SpeedStep 電源管理技術使系統可以根據CPU 的性能要求動態地調節功耗，可以動態調節CPU 的電壓和頻率來節省電源。 電源管理上，它支持多種運行模式。 包括一種正常操作電源模式（運行模式） 和五種低電源模式來控制電源消耗（空閑模式、深度空閑模式、等待模式、睡眠模式、深度睡眠模式） .匯聚節點實現了USB HOST、網絡、串口、GSM接口，以及一個自定義的51 針擴展接口，用來連接在目前無線傳感器網絡中廣泛使用的MICA 及MI2CA2 節點，或者作其他功能擴展整個系統的電源部分較為復雜，CF、GSM 都是單獨設立電源供應。

其他的具體硬件實現如下：

FLASH:采用Intel 公司的快速頁面讀取模式的St rataFlash ,28F128J3A ,工作電壓為3. 3V , 32Bit數據寬度， 4 片Intel 的28F128J3A Flash 組成的64MB 內存；SDRAM: 采用三星SDRAM , K4S281632E -TC/ L75 ,32Bit 數據寬度，存儲時間為10ns ,由兩片K4S281632E - TC/ L75 構成64MB SDRAM 內存；網絡接口：由CS8900A 芯片實現，CS8900A 可以設計成ISA 總線的網卡，本系統則是將它與處理器直接連接實現以太網通信，使用nCS2 作為片選使能信號；FFUART:用來連接GSM 模塊，實現GSM 通信功能；BTUART :調試串口。

另外匯聚節點不需要LCD 顯示和鍵盤接口，這些GPIO 通過軟件設置，大部分用來實現一個自定義的51 針擴展接口，對于其他沒有用到的GPIO ,則定義為輸出以減少功耗。

4 軟件設計與功能分析

為使操作人員能夠直觀地看到溫室中各種環境參數數據以及分配任務等，人機接口全部采用友好的圖形界面。 系統軟件由五大模塊組成：參數設置模塊、數據采集模塊、數據分析和處理模塊、控制輸出模塊、數據管理模塊。 系統軟件結構圖如圖4 所示。

圖4 系統軟件結構圖

（1） 參數設置模塊。

管理員在使用溫室測控系統時，要使用賬號密碼登陸，如果密碼錯誤，則禁止進入系統。 由于不同的作物在不同的生長時期對環境參數的要求不同，同一作物在不同發育期也對環境要求不同，所以把環境參數作為控制參數向數據實時采集控制模塊中發送，能夠更好地滿足生物生長所需環境。 系統參數設置功能主要用于設定人為要求的環境因子的適宜數值。 系統中默認的可向數據實時采集控制模塊發送的控制參數有溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照度等環境參數。

（2） 數據采集模塊。

數據采集模塊主要實現多通道數據同步采集、波形實時顯示以及數據存儲功能。 以動態曲線或表格的形式顯示環境因子參數的實時變化。

信號采集的任務就是將傳感器采集的電壓信號通過各采集通道經過網關處理輸入到計算機中，最后再實時地顯示出來。 被采集的信號能否再實現真實信號，與采樣方式的選擇和采樣時間的確定有很大關系。 本系統選用實時采樣方式。