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基于ARM的海洋台站自动观测系统的设计

王振东  
【摘要】: 海洋台站自动观测系统是一套应用于海滨观测的仪器设备,负责对气象、水文参数进行实时观测。诸多的参数通过相应的传感器进行测量,海洋台站自动观测系统对测量的信息进行汇总,再将其通过有线或无线的通讯方式传输到各级海洋环境监测预报中心,供天气预报和海洋预报使用。 本文以我国“海洋台站自动观测系统政府采购计划”为背景,重点设计了低成本、低功耗、高性能、高可靠性的新型海洋台站自动观测系统。本课题主要研究基于arm7+uClinux海洋台站自动观测系统的设计与开发。根据实际的需要,分析海洋台站自动观测系统的整体要求,对传感器进行选型,进行方案设计,完成整个系统的搭建。为了降低系统功耗,CPU所采用的是Samsung公司推出的无内存管理单元的处理器S3C44B0,设计了8M FLASH、64M SDRAM、液晶、USB以及键盘等相关电路。同时,为了减少驱动开发所带来的不便,使用TL16C554A对串口电路进行了扩展,便于数据处理,也使得系统具有更好的可扩展性。软件方面设计主要涉及了BootLoader引导装载程序的建立,选用uClinux操作系统,并对其内核进行配置和裁剪,添加源代码中没有的驱动程序。为了缩短研发周期和降低开发难度,选用MiniGUI作为图形用户界面系统,深入分析了MiniGUI的结构、原理,并将其移植到uClinux系统中。本系统采用的是MiniGUI-Threads多线程模式,主线程协调各个线程进行相应的数据处理。为了使系统操作变得直观、简单,对用户界面进行了初步设计,使用复用I/O的方法解决多串口通讯容易造成的数据阻塞问题。此外,为了更好的将台站所测得的信息量发送给海洋环境监测预报中心,需要完善通讯协议以便于数据交换。 最后,根据本系统实际研究开发结果,总结分析了系统的特点,并对下一步设计工作进行了展望。


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