基于ARM-Linux的无线气象数据通信系统的设计与实现

自动气象站数据采集器一般基于单片机或PC/104总线控制器设计，具有与PC兼容性好、功耗低、体积紧凑等特点，然而如何设计出功能强大，网络传输功能强的自动气象站数据采集器，满足现代气象检测的要求，是一个值得研究的课题。

文中基于ARM微处理器和Linux操作系统平台，借助前端无线传感器网络的数据输入，利用嵌入式Qt的开发优势并设计数据通信格式，完成无线气象数据通信系统的设计，实现了数据的可靠传输。为天气预报、科学研究、气象灾害预警等提供实时的气象观测数据。

1 无线气象数据通信系统的基本组成

如图1所示，无线气象数据通信系统主要由无线传感器网络节点、协调器、数据通信器(数据通信器以S3C2440AL为核心)、远程服务器等组成，完成对数据的采集、处理、传输和存储等功能。数据的采集基于CC2530的无线传感器网络，传感器节点将采集到的气象数据定时发送给协调器，再由协调器将数据通过RS232接口传给数据通信器，数据通信器按气象数据处理规范对接收到的数据进行处理后，一方面显示在液晶显示屏上，另一方面经以太网发送到远程服务器。此外，数据通信器保存接收的数据。

2 硬件电路设计

2.1 CC2530与S3C2440AL的连接

CC2530是TI公司以C51为内核的ZigBee芯片，它支持IEEE802.15.4标准以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBee RF4CE标准，提供101 dB的链路质量，具有高接收灵敏度和强抗干扰性，同时具有低功耗、低成本、时延短、高安全等特点。此外，系统采用Samsung S3C2440AL来实现高分辨率彩色显示、触摸控制、高速数据处理及管理、网络接口扩展等需要。

CC2530与S3C2440AL之间采用串口通信，其连接如图2所示。CC2530的串行数据发送端P0_3与S3C2440AL的串行数据接收端RXD1相连，CC25 30的串行数据接收端P0_2与S3C2440AL的串行数据发送端TXD1相连。此处将CC2530的设备类型设置为协调器，实现无线接收各个传感器节点发送的气象数据。

2.2 S3C2440AL外围电路设计

由于系统需要移植嵌入式Linux操作系统、安装微型数据库、运行可视化应用程序、存储气象数据以及将数据经过以太网发送给远程服务器，需要扩展液晶显示器、外部存储器、以太网控制器等。液晶显示屏采用320x240分辨率的3.5英寸触摸真彩液晶屏，SDRAM采用H57V25 62GTR，NANDFLASH采用K9F1216UOA，以太网控制器采用单芯片快速以太网MAC控制器DM9000。S3C2440AL部分外围电路如图3所示。