基于ZigBee的大坝监测系统接收终端研究
3 接收终端硬件设计
手持接收终端利用ZigBee无线模块实现无线数据接收,接收到的数据通过核心处理器完成数据的分析和处理。接收终端硬件组成框图如图2所示。本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/153650.htm
由于接收终端要完成信息接收、信息显示、信息存储、信息查询,需要支持无线网络,对数据处理能力的要求较高,本设计选择Samsung公司的S3C2410嵌入式处理器作为核心处理器。
ZigBee模块选用CC2430模块。CC2430是TI公司生产的符合ZigBee标准的射频收发器,工作在2.4 GHz,采用直接序列扩频方式,数据传输率最高250 Kb/s,供电电压为3.6 V,可方便移植Z-Stack协议栈。
存储单元包括两片16位数据宽度的SDRAM存储器和FLASH存储器。FLASH存储包括32 MB的NOR FLASH存储器和8 MB的NAND FLASH存储器,NOR FLASH支持程序芯片内执行,大大提高了程序执行速度,用于存放启动代码Bootloader,Linux内核映象等。
NAND FLASH能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,价格低廉,写入和擦除的速度也很快。用来存放Linux文件系统和用户程序。
LCD显示器负责对采集到的数据进行显示,USB存储单元用来存储接收到的大坝工作状况参数数据,监测人员可以通过对接收到的大量历史数据查询和分析,为后期的工作决策提供参考。
4 系统软件设计
本系统的软件框架主要基于嵌入式Linux操作系统实现系统功能,包括嵌入式系统引导程序Bootloader,Linux系统内核,文件系统,应用程序。Bootloader主要完成初始化硬件设备、建立内存空间的映射图的任务,以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。本方案选用较为成熟的U-boot作为Bootloader。它操作简便,同时提供了完备的命令体系,支持S3C2410处理器。Linux系统内核分为设备驱动程序,网络堆栈,内存管理,进程管理,虚拟文件系统,系统调用接口。文件系统分为系统文件系统,用户文件系统。接收终端的应用程序根据需求分为数据显示,历史数据查询,数据存储三个模块。整个软件结构如图3所示。
4.1 嵌入式Linux操作系统
嵌入式Linux(Embedded Linux)是指对Linux经过裁剪小型化后,可固化在存储器或单片机中,应用于特定嵌入式场合的专用Linux操作系统。嵌入式Linux的开发和研究已经成为目前操作系统领域的一个热点。与其他嵌入式操作系统相比,Linux的特点如表1所示。
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