基于嵌入式系统的农田数据采集装置的研制
摘要
本文从解决传统农田数据采集系统功能单一、远程无线遥控困难等实际问题出发,在仔细研究国内外现有的几种农田数据采集系统的基础上,深入研究项目任务书和走访该系统的终端用户,提出了一种基于嵌入式系统技术的最优化实现方案,并对此种方案的设计思路、性能特点和适用范围等进行了详细的论证。
本文采用嵌入式系统技术,通过软硬件协同开发,构建了以ARM处理器S3C44B0为核心、嵌入式实时操作系统μC/OS-II为操作系统的开发平台,实现了基于GSM网的远程无线数据传输和远程无线控制等功能和基于FATFS文件系统的CF卡海量数据本地存储等功能。
该系统的研制成功,能够高精度地、实时地采集田间影响农作物生长的环境信息,从而为农业生产的科学决策提供数据保证;本系统的最大特点是无人值守,降低了农田环境信息采集、传输和控制的成本;丰富了传统的数据采集装置的功能,达到了一机多用的目的。
通过实践证明基于嵌入式微处理器的多功能的采集系统满足了农业生产需要,达到了预期目标,是一种行之有效的农田数据采集传输方案。
The traditional field data acquisition set is single in functions and difficult to control with remote wireless method.To solve these problems,the paper researched the design assignment of project and the need of end users,and put forwad an optimization method based on embedded system technology,the demonstration of thoughts,features and application sphere was embodyied in this paper.
The paper adopt the embedded system technology by the way of software and hardware joint-designing,structure a platform with the ARM CPU named S3C44B0 and RTOSμC/OS-II,realize the functions such as remote wireless transmit, remote wireless control and mass data storage with CF card based on FATFS.
This system could Accurately and real-time collecting the farm environment information land which effect the growth of crops,So it can supply the Scientific Decision-Making sufficient data.The unattended operation is a key feature of this system,and it could reduce the cost of collecting,transmitting,storing the information and controling the system.The success enrich the functions of traditional set,reach the all in one design aim.
Actual practice proves that the multifunction farm information acquisition based on embedded system technology was a feasible proposal.It has meet the need of farm practice, satisfied the re-set targets.
本文采用嵌入式系统技术,通过软硬件协同开发,构建了以ARM处理器S3C44B0为核心、嵌入式实时操作系统μC/OS-II为操作系统的开发平台,实现了基于GSM网的远程无线数据传输和远程无线控制等功能和基于FATFS文件系统的CF卡海量数据本地存储等功能。
该系统的研制成功,能够高精度地、实时地采集田间影响农作物生长的环境信息,从而为农业生产的科学决策提供数据保证;本系统的最大特点是无人值守,降低了农田环境信息采集、传输和控制的成本;丰富了传统的数据采集装置的功能,达到了一机多用的目的。
通过实践证明基于嵌入式微处理器的多功能的采集系统满足了农业生产需要,达到了预期目标,是一种行之有效的农田数据采集传输方案。
The traditional field data acquisition set is single in functions and difficult to control with remote wireless method.To solve these problems,the paper researched the design assignment of project and the need of end users,and put forwad an optimization method based on embedded system technology,the demonstration of thoughts,features and application sphere was embodyied in this paper.
The paper adopt the embedded system technology by the way of software and hardware joint-designing,structure a platform with the ARM CPU named S3C44B0 and RTOSμC/OS-II,realize the functions such as remote wireless transmit, remote wireless control and mass data storage with CF card based on FATFS.
This system could Accurately and real-time collecting the farm environment information land which effect the growth of crops,So it can supply the Scientific Decision-Making sufficient data.The unattended operation is a key feature of this system,and it could reduce the cost of collecting,transmitting,storing the information and controling the system.The success enrich the functions of traditional set,reach the all in one design aim.
Actual practice proves that the multifunction farm information acquisition based on embedded system technology was a feasible proposal.It has meet the need of farm practice, satisfied the re-set targets.
引文
[1]汪懋华.“精细农业”发展与工程技术创新[J].农业工程学报,1999,l5(0l):1~8
[2]杨宏,詹世忠.数字农业的发展应用[J].农业机械化与电气化,2006,03(06):13~14
[3]罗锡文,减英,周志艳,等.精细农业中农情信息采集技术的研究进展[J].农业工程学报,2006,22(0l):167~17
[4]赵春江,薛绪掌,王秀,等.精准农业技术体系的研究进展与展望[J].农业工程学报,2003,19(04):7~10
[5]司永胜.基于无线数传技术的农田数据采集系统的设计与开发:[硕士学位论文].保定:河北农业大学,2005
[6]魏凯斌.基于嵌入式系统的农业数据采集传输关键技术研究:[硕士学位论文].陕西:西北农林科技大学,2007
[7]张洪明,梅益立,张立翔,等.基于GSM短信息的远程水情数据采集控制系统[J].计算机工程,2004,30(09).180~181
[8]兀伟,张志昌,郗珂庆,等.基于GSM短信息的灌区明渠测流系统[J].西北水力发电,2004,20(03).34~37
[9]孟志军,王秀,赵春江,等.基于嵌入式组件技术的精准农业农田信息采集系统的设计与实现[J],农业工程学报,2005,21(04).91~96
[10]张健.数字农业平台土壤参数监测系统设计:[硕士学位论文].陕西:西北农林科技大学,2006
[11] Kimura T,Kanda Y.Development of remote monitoring system for a manufacturing support system for small and medium-sized enterprises.Computers in Industry,2005,56(01):3~12
[12]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京:清华大学出版社,2005,9
[13]杜春雷.ARM体系结构与编程[M].北京:清华大学出版社,2003,2
[14]李东生.Protel 99SE电路设计教程[M].北京:电子工业出版社,2007
[15] ARM公司.ARM Architecture Reference Manual[M].ARM公司,2000
[16] Samsang Inc.S3C44B0X Datasheet
[17]王微,林示麟,何伟,等.基于S3C44B0X的数据采集系统设计[J].工业控制计算机,2007,20(03),4~5
[18]严勇.基于ARM和μC/OS-II的自动气象站实时数据采集系统:[硕士学位论文].南京:南京信息工程大学,2005
[19] Compact Flash Association,CF+and CompactFlash Specification Revision 2.0,Compact Flash Association,2003
[20]李昊,王跃科.CF卡在大容量数据存储系统的典型应用[J].微计算机信息,2005,31(04):64~66
[21]高耀武.基于CF接口的便携式数据采集系统:[硕士学位论文].西安:西安理工大学,2007
[22]康厚强,王德刚,魏急波.用于短消息收发的TC35终端的硬件设计与实现[J].电子技术,2002,29(08):11~14
[23] LBoquete,I Bravo.Telemetry and control system with GSM communications.Microprocessorsand Microsystems,2003,27(01):1~8
[24]朱宁西,张齐.GSM网络短信息无线通信SCADA系统的实现[J].华南理工大学学报(自然科学版),2003,31(12):9~12
[25] Lim Tai Ching,H.K.Garg.Designing SMS applications for public transport service system in Singapore[C],8th International Conference on Communication Systems,2002,02(25/28):706~710
[26]粱恩主,粱恩维.Protel 99 SE电路设计与仿真应用[M].北京:清华大学出版社.2007
[27]任哲.ARM体系结构及其嵌入式处理器[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008
[28] Jean J.Labrosse.嵌入式实时操作系统μC/OS-II[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003
[29]任哲,潘树林,房红征.嵌入式操作系统基础μC/OS-II和Linux[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006
[30]蒋方华,程耕国.实时操作系统μC/OS-II在ARM7上的移植[J].微计算机信息,2008,24(20):P95~97
[31]黄燕平,μC/OS-ARM移植要点详解[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005,11
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[35] ARM7启动代码的分析与设计http://www.cibu.cn/tech/12087/
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[39]严彬彬.基于ARM的远程家庭监护智能终端系统的研制:[硕士学位论文].济南:山东大学,2007
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[47]张吉龙,张志新,马孝江,等.CF卡在便携式数据采集仪中的应用[J].仪表技术与传感器,2006,2:21~23
[48]戚继忠,王自强.基于ARM7TDMI实现CF卡存储的文件系统设计[J].微处理器,2007,28(01):114~115
[49]尹承俊.基于CF卡的数据存储模块研究与应用:[硕士学位论文].哈尔滨:中国地震局工程力学研究所,2006
[50]王琦.谷物联合收割机测产系统智能监视器研究:[硕士学位论文].北京:中国农业大学,2005
[51]任哲.嵌入式实时操作系统μC/OS-II原理及应用[M].北京.北京航空航天大学出版社,2005,8
[52]周航慈.基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术[M].北京.航空航天大学出版社.2006
[53]潘田.机车在线监测数据存储传输系统的研究:[硕士学位论文].重庆:西南交通大学,2007
[54]金晶.GSM/GPRS通信技术在油井远程监控系统中的应用:[硕士学位论文].武汉:华中科技大学,2006
[55]阮双喜.基于ARM的气象数据采集系统的研制:[硕士学位论文].长春:吉林大学,2005
[56]李莉.基于ARM处理器和嵌入式实时操作系统的数据采集装置设计:[硕士学位论文].太原:太原理工大学,2006
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[59]朱敏.基于GPRS的农田无线数据采集系统的实现方法与技术:[硕士学位论文].昆明:昆明理工大学,2006
[60]李海建,王民,王怀德,等.无线传感器网络在农田信息采集中的应用[J].农机化研究,2008,30(03):187~189
[61]回楠木,乔晓军,王成,等.Zigbee无线农田采集控制系统的实现方案[J].农机化研究,2008,30(02):63~66
[62]吕立新,丁德锐,汪伟,等.基于ARM和GSM的嵌入式农田信息采集系统设计[J].工业控制计算机,2008,21(05):43~47
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