摘  要： 基于ARM的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)境溫濕度因素進(jìn)行有效測(cè)量,，其體積較小，智能程度高,，利用通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)GPRS網(wǎng)絡(luò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),。系統(tǒng)選用SHT10傳感器芯片進(jìn)行溫濕度測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)精度高,、反應(yīng)靈敏且工作穩(wěn)定,。嵌入式系統(tǒng)程序基于Linux 2.6開發(fā)平臺(tái)開發(fā)，程序具有實(shí)時(shí)性強(qiáng),、方便移植,、內(nèi)存共享和I/O系統(tǒng)優(yōu)化等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： ARM,；溫濕度,；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)

　在工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，溫濕度作為生產(chǎn)環(huán)境的重要因素需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制,。如農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,，溫度和濕度作為重要的土壤信息，是農(nóng)作物和樹木生長(zhǎng)的重要生態(tài)因素之一,，利用土壤溫濕度數(shù)據(jù)可以預(yù)報(bào)洪水和干旱災(zāi)害,，對(duì)土壤溫濕度進(jìn)行測(cè)定是實(shí)施生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)的重要步驟。工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中,，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度的有效監(jiān)測(cè)和控制是很多產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證[1-3],。
　基于ARM的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是能夠運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的軟硬件綜合體，其體積較小,，智能程度高,，利用通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)GPRS（General Packet Radio Service）網(wǎng)絡(luò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)溫濕度的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
1 系統(tǒng)組成
　整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由ARM控制模塊、UART串口傳輸模塊和GPRS無(wú)線傳輸模塊,、溫濕度測(cè)量模塊和電源模塊等組成,，如圖1所示。

　溫濕度測(cè)量模塊對(duì)環(huán)境的溫濕度進(jìn)行采集,，S3C2440A作為ARM控制模塊的核心芯片定時(shí)對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行讀取分析,，處理好的數(shù)據(jù)通過(guò)UART串口傳輸模塊和GPRS無(wú)線傳輸模塊傳輸給連接在Internet上的GPRS網(wǎng)絡(luò)，最終發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心,，中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,、監(jiān)測(cè)和判斷。
　S3C2440A通過(guò)UART串口模塊與GPRS無(wú)線傳輸模塊構(gòu)成串口通信,，將溫濕度測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸,，UART串口模塊基于MAX3232EEAE芯片開發(fā)。通過(guò)串口登錄utu Linux以后,，在命令行下可以使用rz,、sz命令和上位機(jī)通信。S3C2440A給GPRS無(wú)線傳輸模塊發(fā)送文件數(shù)據(jù)的命令格式為：[root@utu-Linux]\＄ sz/*/*.*/**,。
　GPRS無(wú)線傳輸模塊采用現(xiàn)成技術(shù),，經(jīng)UART串口模塊與ARM相連，通過(guò)串口通信協(xié)議來(lái)讀取信息,。系統(tǒng)利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線通信,，GPRS在分組交換模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，特別適用于間斷的,、突發(fā)的和頻繁的少量數(shù)據(jù)傳輸,，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS模塊采用GM862,，該模塊已嵌入TCP/IP協(xié)議棧,，通過(guò)串行口完成對(duì)模塊的操作，IP數(shù)據(jù)包的傳輸對(duì)用戶是透明的,，從而使接口設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化,，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在用戶終端和服務(wù)器之間的透明傳輸。將GPRS用于溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,，具有接入范圍廣,、傳輸速率高、實(shí)時(shí)性好和維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)[4-5],。下面對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的ARM控制模塊和溫濕度測(cè)量模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹,。
1.1 ARM控制模塊
　ARM控制模塊基于utu linux嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)，以32 bit ARM920為內(nèi)核,，工作頻率400 MHz,，JTAG調(diào)試模塊為用戶對(duì)主控模塊進(jìn)行調(diào)試和二次開發(fā)提供端口,。為了提高嵌入式操作系統(tǒng)運(yùn)行的速度和效率，ARM920核心控制芯片擴(kuò)展了32 MB SDRAM靜態(tài)內(nèi)存作為程序數(shù)據(jù)運(yùn)算的暫存空間,，硬件基于HY57V561620RT-H芯片開發(fā),。外擴(kuò)的64 MB Flash可擦寫存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)掉電后仍需要保存的代碼和數(shù)據(jù)，也是嵌入式操作系統(tǒng)固化程序的存儲(chǔ)空間,，硬件基于K9F1208UOM芯片開發(fā),，硬件電路原理圖如圖2所示。

1.2 溫濕度測(cè)量模塊
　溫濕度測(cè)量模塊選用SHT10傳感器芯片,，每秒鐘可以進(jìn)行3次測(cè)量和數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)精度選擇12 bit并且系統(tǒng)工作穩(wěn)定,。SHT10傳感器芯片是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片,，提供全量程標(biāo)定數(shù)字輸出。芯片內(nèi)部集成一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件和一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件,，通過(guò)12 bit A/D轉(zhuǎn)換器和串行接口傳送測(cè)量數(shù)據(jù),。根據(jù)溫濕度測(cè)量區(qū)的范圍和分布區(qū)域不同，可選擇多個(gè)SHT10傳感器芯片共同完成測(cè)量工作,，單個(gè)SHT10傳感器芯片硬件接口關(guān)系如圖3所示,。

　溫濕度測(cè)量模塊初始化時(shí)，使用Linux 2.6內(nèi)核函數(shù)將設(shè)備注冊(cè)到ARM內(nèi)核,，相關(guān)函數(shù)定義如下：
　Static struct file＿operations sht10＿fops = {
   Ower:THIS＿M(jìn)ODULE,
   Read:sht10＿read,      //數(shù)據(jù)讀取操作
},；
Static struct file＿operations sht10＿fops = {
   .minor=6,
   .name="SHT10",  //設(shè)備名稱為SHT10
   .fops=&sht10＿fops,  //設(shè)備可用相關(guān)操作
}；
Static int＿init sht10＿init(void)
{
  misc＿register(&my＿sht10); //注冊(cè)SHT10設(shè)備
   return 0,；
}
2 嵌入式程序設(shè)計(jì)
　ARM溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)程序基于Linux 2.6開發(fā)平臺(tái)開發(fā),，該軟件具有良好的圖形界面、豐富的網(wǎng)絡(luò)資源,、內(nèi)核可定制性等優(yōu)點(diǎn),。Linux 2.6編制的程序具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、方便移植,、內(nèi)存共享和I/O系統(tǒng)優(yōu)化等特點(diǎn)[6],。嵌入式程序設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要包括主程序模塊,、數(shù)據(jù)采集模塊,、溫濕度誤差補(bǔ)償模塊和上位機(jī)響應(yīng)模塊等。對(duì)傳感器的溫濕度誤差補(bǔ)償采用軟件實(shí)現(xiàn)比硬件方案方法更簡(jiǎn)單,、更靈活而且更穩(wěn)定,。系統(tǒng)軟件程序主要包括兩部分：一是傳感器數(shù)據(jù)采集和處理部分；二是GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信和監(jiān)測(cè)中心軟件,。
　溫濕度監(jiān)測(cè)時(shí),，如圖4所示,，首先系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備模塊端口初始化和系統(tǒng)自檢，自檢通過(guò)后進(jìn)行通道選擇,，相應(yīng)傳感器對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境溫濕度信號(hào)采集,，S3C2440A核心芯片對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行寄存器存儲(chǔ)并進(jìn)行算法分析，包括溫濕度的算法換算和誤差補(bǔ)償?shù)?，處理好的?shù)據(jù)存入Flash可擦寫存儲(chǔ)器,，同時(shí)通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳至監(jiān)測(cè)中心。

　本文研究建立生產(chǎn)環(huán)境的溫濕度參數(shù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),，主要由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成,，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)以32 bit嵌入式處理器ARM920為核心，以Linux 2.6為平臺(tái)開發(fā)采集器的控制程序,，并以GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet為信息載體將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行判斷,、處理、儲(chǔ)存和監(jiān)控,。系統(tǒng)選用SHT10傳感器芯片進(jìn)行溫濕度測(cè)量,，測(cè)量數(shù)據(jù)精度高、反應(yīng)靈敏且工作穩(wěn)定,，所開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)程序具有實(shí)時(shí)性強(qiáng),、方便移植、內(nèi)存共享和I/O系統(tǒng)優(yōu)化等特點(diǎn),。因此基于ARM的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)體積較小,，智能程度高，可以很好地滿足工業(yè)和農(nóng)業(yè)不同生產(chǎn)領(lǐng)域環(huán)境溫濕度因素遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需要,。
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