基于无线传感器网络的温室测控系统研究设计

作为一款ARM 处理器，PXA270 采用基于AR2MV5TE 的XScale 架构，提供了强大的处理功能。 与PXA25X系列处理器相比， PXA270 在XScale 微架构基础上增加了Intel Wireless MMX 技术，提高了处理多媒体的效率，优化了处理器的功耗，同时添加了针对移动终端设备设计的新功能。 它的主要特性如下：

（1） 内部集成丰富的外设接口，如USB Host 控制器、PCMCIA/ SD/ MMC 卡控制器、I2C 接口、串口、实时时钟， SSP 串行接口等，因而采用PXA270设计的系统集成度非常高；（2） 计算能力强大，最高主频达到624MHz ;（3） 无线SpeedStep 电源管理技术使系统可以根据CPU 的性能要求动态地调节功耗，可以动态调节CPU 的电压和频率来节省电源。 电源管理上，它支持多种运行模式。 包括一种正常操作电源模式（运行模式） 和五种低电源模式来控制电源消耗（空闲模式、深度空闲模式、等待模式、睡眠模式、深度睡眠模式） .汇聚节点实现了USB HOST、网络、串口、GSM接口，以及一个自定义的51 针扩展接口，用来连接在目前无线传感器网络中广泛使用的MICA 及MI2CA2 节点，或者作其他功能扩展整个系统的电源部分较为复杂，CF、GSM 都是单独设立电源供应。

其他的具体硬件实现如下：

FLASH:采用Intel 公司的快速页面读取模式的St rataFlash ,28F128J3A ,工作电压为3. 3V , 32Bit数据宽度， 4 片Intel 的28F128J3A Flash 组成的64MB 内存；SDRAM: 采用三星SDRAM , K4S281632E -TC/ L75 ,32Bit 数据宽度，存储时间为10ns ,由两片K4S281632E - TC/ L75 构成64MB SDRAM 内存；网络接口：由CS8900A 芯片实现，CS8900A 可以设计成ISA 总线的网卡，本系统则是将它与处理器直接连接实现以太网通信，使用nCS2 作为片选使能信号；FFUART:用来连接GSM 模块，实现GSM 通信功能；BTUART :调试串口。

另外汇聚节点不需要LCD 显示和键盘接口，这些GPIO 通过软件设置，大部分用来实现一个自定义的51 针扩展接口，对于其他没有用到的GPIO ,则定义为输出以减少功耗。

4 软件设计与功能分析

为使操作人员能够直观地看到温室中各种环境参数数据以及分配任务等，人机接口全部采用友好的图形界面。 系统软件由五大模块组成：参数设置模块、数据采集模块、数据分析和处理模块、控制输出模块、数据管理模块。 系统软件结构图如图4 所示。

图4 系统软件结构图

（1） 参数设置模块。

管理员在使用温室测控系统时，要使用账号密码登陆，如果密码错误，则禁止进入系统。 由于不同的作物在不同的生长时期对环境参数的要求不同，同一作物在不同发育期也对环境要求不同，所以把环境参数作为控制参数向数据实时采集控制模块中发送，能够更好地满足生物生长所需环境。 系统参数设置功能主要用于设定人为要求的环境因子的适宜数值。 系统中默认的可向数据实时采集控制模块发送的控制参数有温度、湿度、二氧化碳浓度、光照度等环境参数。

（2） 数据采集模块。

数据采集模块主要实现多通道数据同步采集、波形实时显示以及数据存储功能。 以动态曲线或表格的形式显示环境因子参数的实时变化。

信号采集的任务就是将传感器采集的电压信号通过各采集通道经过网关处理输入到计算机中，最后再实时地显示出来。 被采集的信号能否再实现真实信号，与采样方式的选择和采样时间的确定有很大关系。 本系统选用实时采样方式。