基于嵌入式Linux的船舶气象仪数据采集软件系统开发
基于嵌入式 Linux 的卫星气象控制与管理系统设计
基于嵌入式 Linux 的卫星气象控制与管理系统设计王若珏;陈苏婷【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2016(033)005【摘要】针对目前气象控制及管理平台的特点，设计基于嵌入式 Linux 平台的气象控制与管理系统。
该系统依托北斗卫星通信实现了对各区域中各功能模块的控制操作，并采用基于 Linux 平台下的 Qt 图形用户界面开发工具设计一套操作界面，实现了对多个区域气象数据的实时采集、显示、存储等处理。
通过 LZW 算法和固定位长算法混合编码实现自动气象站数据的无损压缩，进一步提高了对自动气象站远程管理能力和气象中心的便携性、灵活性，为建立移动气象中心提供一种思路。
%Aiming at the characteristics of current meteorological control and management platform,we designed an embedded Linux platform-based meteorological control and management system.Relying on the Plough satellite communication,the system realises the control and operation on each functional module in every area,we also used the Linux platform-based Qt graphical user interface development tools to design a set of operation interfaces which implemented the processing of real-time collection,display and storage on meteorological data in multiple areas.In it,the system efficiently realises the lossless compression of automatic meteorological station data through the mixed code using LZW coding algorithm and fixed bit length packing coding algorithm.In this way we further improved the portability and flexibility of the remote managementcapability on automatic meteorological stations,and this provided a new thought for the construction of mobile meteorological centres.【总页数】4页(P218-221)【作者】王若珏;陈苏婷【作者单位】南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044;南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】TP311【相关文献】1.基于ARM/Linux的嵌入式卫星定位平台设计及实现 [J], 陈建华;潘树国;才宇彤;任立冰2.基于Linux嵌入式卫星蜜收机及第三方条件接收系统的移植 [J], 刘继恩;魏腾雄3.基于Linux嵌入式卫星蜜收机及第三方条件接收系统的移植 [J], 刘继恩;魏腾雄4.基于嵌入式Linux的船舶气象仪数据采集软件系统开发 [J], 左海春5.基于嵌入式Linux的气象数据采集系统的设计 [J], 胡志坤;李建清;张中平;胡德胜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于嵌入式Linux的气象数据采集系统的设计
基于嵌入式Linux的气象数据采集系统的设计
胡志坤;李建清;张中平;胡德胜
【期刊名称】《电子工程师》
【年(卷),期】2004(30)2
【摘要】气象数据采集系统是集计算机、通信及电子技术、工业控制为一体的综合探测系统。
设计中充分利用了嵌入式Linux的特点。
系统软件模块有数据采集模块、数据处理模块、数据通信模块和数据诊断模块。
将嵌入式Linux操作系统引入气象数据采集系统的设计中 ,加速了系统的开发 ,方便了将来的功能扩展 ,提高了气象观测数据的及时性和准确性。
【总页数】3页(P69-71)
【关键词】嵌入式Linux;数据采集;系统设计;设备驱动;气象数据
【作者】胡志坤;李建清;张中平;胡德胜
【作者单位】东南大学仪器科学与工程系;东南大学MEMS教育部重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】
1.基于嵌入式Linux数据采集系统的设计 [J], 董立亭;刘朝林
2.基于ARM和嵌入式Linux的远程数据采集系统设计 [J], 王秀芳;刘凯
3.基于ARM嵌入式Linux的数据采集系统设计 [J], 闫广续;袁纵横;周小林;王晓辉
4.基于SoC和嵌入式Linux的数据采集系统设计 [J], 叶棽;谢捷如
5.基于ARM9的嵌入式LINUX地震数据采集系统设计 [J], 雷于红;刘益成;刘凯因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》
《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》一、引言随着信息技术的飞速发展，数据采集系统在各个领域的应用越来越广泛。
嵌入式Linux作为一种轻量级、高效率的操作系统，在数据采集系统中得到了广泛应用。
本文将介绍基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、系统需求分析在系统需求分析阶段，我们首先需要明确数据采集系统的功能需求和性能需求。
功能需求主要包括：能够实时采集各种类型的数据，如温度、湿度、压力等；能够实时传输数据至服务器或本地存储设备；具备数据预处理功能，如滤波、去噪等。
性能需求主要包括：系统应具备高稳定性、低功耗、快速响应等特点。
此外，还需考虑系统的可扩展性和可维护性。
三、系统设计1. 硬件设计硬件设计是数据采集系统的基础。
我们选用一款具有高性能、低功耗特点的嵌入式处理器作为核心部件，同时配备必要的传感器、通信模块等。
传感器负责采集各种类型的数据，通信模块负责将数据传输至服务器或本地存储设备。
此外，还需设计合理的电源模块，以保证系统的稳定性和续航能力。
2. 软件设计软件设计包括操作系统选择、驱动程序开发、应用程序开发等方面。
我们选择嵌入式Linux作为操作系统，具有轻量级、高效率、高稳定性等特点。
驱动程序负责与硬件设备进行通信，实现数据的采集和传输。
应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。
四、系统实现1. 驱动程序开发驱动程序是连接硬件和软件的桥梁，我们根据硬件设备的接口和协议，编写相应的驱动程序，实现数据的实时采集和传输。
2. 应用程序开发应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。
我们采用C/C++语言进行开发，利用Linux系统的多线程、多进程等特性，实现系统的并发处理能力。
同时，我们利用数据库技术实现数据的存储和管理，方便后续的数据分析和处理。
3. 系统集成与测试在系统集成与测试阶段，我们将硬件和软件进行集成，进行系统测试和性能评估。
基于Linux的嵌入式船舶监控终端软件设计的开题报告
基于Linux的嵌入式船舶监控终端软件设计的开题报告一、研究背景及选题意义近年来，船舶运输行业的需求越来越高，船舶行业的安全和可靠性也备受关注。
尤其是在海上运输过程中，极端天气条件和海盗袭击等威胁船舶的安全和运营的有序性。
为此，船舶监控系统成为了船舶运输业必不可少的一部分。
船舶监控系统的主要功能包括视频监控、定位跟踪、报警管理、数据传输等，直接体现了船舶运输的信息化发展程度。
船舶监控终端作为船舶监控系统的核心设备，已经被广泛应用于各种船舶类型中，包括客船、散货船、油轮以及渔船等。
在船舶监控终端设计中，需要同时考虑到稳定性、可靠性、开发周期以及实现多功能化等方面的问题。
本文的选题目的是基于Linux的嵌入式船舶监控终端软件设计，旨在提高船舶运输的安全性和效率。
通过高效的开发模式和技术实现，能够在较短的时间内开发出符合实际需求的船舶监控终端软件，并将其应用到实际船舶监控系统中。
二、研究内容与技术路线本文的研究内容是基于Linux的嵌入式船舶监控终端软件设计，旨在实现以下功能：1. 视频监控：通过摄像机采集系统对船舶周围环境进行监控。
2. 位置定位：通过GPS接收机获取当前船舶的位置信息，并将其在地图上显示。
3. 报警管理：当出现异常情况时，系统能够及时发送报警信息。
4. 数据传输：通过有线和无线通讯途径实现数据传输和文件共享。
技术路线：1. 硬件平台：选用ARM Cortex-A系列处理器，将Linux内核与开发板直接结合，构建基于Linux的嵌入式系统。
2. 软件平台：采用Qt作为GUI设计工具，FFmpeg作为视频解码库，OpenCV作为图像处理模块，通过编写C/C++代码实现各项功能模块的设计。
3. 通讯模块：采用TCP/IP协议、串口通讯等多种方式，实现海上船舶之间的数据传输和通讯。
4. 测试验证：采用实验室仿真测试和实际船舶测试相结合的验证方法，对不同情况下船舶监控终端的稳定性、可靠性和性能进行验证。
嵌入式开发在船舶制造中的利用
嵌入式开发在船舶制造中的利用嵌入式开发技术是指将硬件与软件相结合，将微处理器或微控制器嵌入到产品中，实现产品的智能化、自动化控制和功能扩展等。
在船舶制造领域，嵌入式开发技术的应用已经成为不可或缺的一部分。
本文将探讨嵌入式开发在船舶制造中的利用，并重点介绍其在船舶控制系统、导航系统和安全系统中的应用。
一、船舶控制系统中的嵌入式开发1.1 自动化控制在船舶制造过程中，嵌入式开发技术被广泛应用于船舶控制系统中。
通过嵌入式开发，可以实现对船舶的各个机械装置进行智能化控制，提高操作效率和安全性。
例如，通过嵌入式控制器，可以对船舶的引擎、推进系统、舵机系统等进行自动化控制，实现远程控制和自动巡航等功能。
1.2 故障检测与诊断嵌入式开发技术还可以应用于船舶的故障检测与诊断系统中。
通过安装各类传感器和监测设备，并结合嵌入式开发技术，可以对船舶各个部位的工作状态进行实时监测，并及时发现故障和异常情况。
系统可以通过嵌入式开发技术自动分析故障原因并提供相应的修复方案，大大提高了船舶的可靠性和可维护性。
二、船舶导航系统中的嵌入式开发2.1 导航仪器船舶导航系统是保证船舶航行的重要设备，而嵌入式开发技术的应用使得导航系统更加智能化、多功能化。
通过嵌入式开发技术，可以将多种导航仪器整合到一个系统中，如GPS导航、罗经、雷达等，使导航系统具有更高的精度和稳定性。
此外，嵌入式开发技术还可以实现电子海图的实时更新和显示，提升导航系统的可靠性和安全性。
2.2 船舶通信嵌入式开发技术在船舶导航系统中还应用于船舶通信。
通过嵌入式控制器，可以实现船舶与岸上部门和其他船舶的实时通信，并可以通过系统中的显示器、语音提示等方式进行信息交互。
船舶的位置、航行状态等数据可以通过嵌入式开发技术进行收集和传输，为船舶的安全运行提供重要支持。
三、船舶安全系统中的嵌入式开发3.1 火灾报警与抑制在船舶制造中，嵌入式开发技术应用于火灾报警与抑制系统中，可以提前发现火灾的迹象，并启动相应的抑制装置进行灭火。
基于ARM-Linux的嵌入式数据采集终端的实现及其在远程监测系统中的应用的开题报告
基于ARM-Linux的嵌入式数据采集终端的实现及其在远程监测系统中的应用的开题报告一、选题的背景和意义随着物联网技术的日益成熟和应用场景的不断拓展，嵌入式设备在物联网中发挥着越来越重要的作用。
作为一个性能强、功耗低、体积小的嵌入式系统，ARM-Linux被广泛应用于物联网领域中的各种应用场景，例如智能家居、车联网、工业自动化等。
而数据采集终端作为物联网中节点设备的重要组成部分，具有实时采集数据、本地处理数据、通过网络上传数据的功能，是实现物联网智能化的关键。
本文基于ARM-Linux开发一个嵌入式数据采集终端，实现对采集到的数据进行处理和存储，并通过网络上传至远程监测系统，为企业实现设备的智能化、远程监测和智能控制提供技术支撑。
该嵌入式数据采集终端具有体积小、功耗低、通信可靠、安全可控等特点，在物联网中有广泛的应用前景。
二、研究的目的和意义本研究旨在以ARM-Linux为基础，开发一款嵌入式数据采集终端，实现数据的采集、处理和上传，并在远程监测系统中进行展示，从而为企业实现设备的智能化、远程监测和智能控制提供技术支撑。
具体研究目的如下：1. 研究ARM-Linux系统的基本结构，包括系统启动过程、内核结构、设备驱动应用程序等方面的知识。
2. 研究数据的采集与处理技术，掌握传感器的工作原理和协议、数据采集的相关方法和技术等。
3. 研究网络通信技术，包括TCP/IP协议、HTTP协议、WebSocket协议等，实现数据的远程上传和监测。
4. 设计数据采集、处理、上传的算法和流程，实现嵌入式数据采集终端的功能，并进行系统优化和安全控制。
5. 在实际企业中进行应用测试和验证，评估系统的性能和效果，验证其在物联网中的应用前景和价值。
三、研究内容和方法1. 系统架构设计基于ARM-Linux系统开发数据采集终端，实现数据的采集、处理和上传，并在远程监测系统中进行展示，需要对系统进行架构设计。
该系统主要包括：硬件平台、软件平台、数据采集、数据处理、数据上传和远程监测。
基于嵌入式Linux的船舶车钟记录仪设计
基于嵌入式Linux的船舶车钟记录仪设计刘建设;杨俊飞【摘要】为了满足当前船舶车钟记录仪对实时性强、人机交互性好等要求,设计了以ARM9处理器为硬件平台,以嵌入式Linux操作系统为核心的船舶车钟记录仪.详细描述了该系统的主要功能、硬件结构与软件设计方法.完成了嵌入式Linux操作系统移植、驱动程序设计和应用程序设计.应用程序采用多线程的设计方法,实现了数据的采集、显示与打印的同步执行.实践证明该系统操作方便,满足车钟记录仪的设计要求.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2015(035)003【总页数】4页(P40-43)【关键词】车钟记录仪;ARM;嵌入式Linux【作者】刘建设;杨俊飞【作者单位】武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TP368.20 引言船舶车钟记录仪主要用于接收、显示和保存船舶航行过程中的一些重要数据，如主航车钟车令、应急车钟车令、螺旋桨转速等，并能够进行历史数据查询和数据打印[1]。
随着信息技术、计算机技术的迅速发展，嵌入式系统有了广泛的应用。
嵌入式Linux是应用于嵌入式设备上的一种操作系统。
可运行在X86、MIPS、ARM、Motorola、NEC 等多种硬件平台, 而且开放源代码，在新兴的嵌入式操作系统领域获得了飞速的发展。
本文基于ARM9硬件平台，完成了嵌入式Linux操作系统的移植，并实现了船舶车钟记录仪的应用程序设计。
1 系统硬件设计1.1 系统功能本文设计的车钟记录仪主要实现了以下四个功能：数据采集、数据保存、数据打印、人机界面显示和设置。
其中：数据采集：主要实现1)船舶驾控室与集控室左/右主航车钟车令信号、螺旋桨转速信号的采集，共六路4～20 mA信号。
2)左/右应急车钟信号的读取，为两路485信号。
数据保存：定时对采集到的数据进行保存，并能在主航车钟或应急车钟车令发生变化、螺旋桨转速变化超过设定值时自动进行数据保存。
基于嵌入式Linux的数据采集系统设计与实现的开题报告
基于嵌入式Linux的数据采集系统设计与实现的开题报告1. 题目基于嵌入式Linux的数据采集系统设计与实现2. 研究背景及意义数据采集系统是计算机技术在工业自动化、环境监测、物联网等领域中的一种重要应用。
数据采集系统包括传感器、数据采集器、数据存储、数据分析等多个组成部分。
传感器可以采集各种参数，如温度、湿度、压力、流量等；数据采集器负责将传感器采集到的数据传输到存储设备或者云端；数据存储可以以文件或者数据库的形式存储数据；数据分析可以从存储设备或者云端获取数据并进行分析，得出需要的结果。
嵌入式系统是一种具有特定功能的计算机系统，通常被设计成用于特定的应用领域，如工业控制、车载电子、家电等。
嵌入式Linux是一种将Linux操作系统移植到嵌入式设备上的系统，具有可定制、高度可靠、易维护的特点。
基于嵌入式Linux的数据采集系统具有开放性、灵活性、可扩展性等优势。
本研究的目的在于设计和实现一种基于嵌入式Linux的数据采集系统，使其在工业自动化、环境监测等领域中具有重要的实际意义。
3. 研究内容及方法本文的研究内容为基于嵌入式Linux的数据采集系统设计及实现。
具体包括以下内容：（1）基于ARM嵌入式平台的系统设计。
选择一种适合嵌入式Linux 系统的ARM芯片作为硬件平台，对系统进行初步设计。
（2）传感器及信号采集电路的设计。
选择适合数据采集系统的各种传感器，设计与选择一定的条件下的信号采集电路。
（3）嵌入式Linux系统的移植。
选择合适的嵌入式Linux操作系统，移植到ARM平台上。
在移植过程中，需要注意驱动程序开发、文件系统建立等问题。
（4）系统应用程序的编写。
编写数据采集和数据传输程序。
其中，数据采集程序需要与各种传感器进行通讯，将采集到的数据存储在文件或数据库中。
数据传输程序需要将采集到的数据传输到存储设备或者云端。
本文的研究方法包括如下几点：（1）基本理论研究：研究相关学科的基本理论，如传感器原理、嵌入式系统原理、Linux操作系统原理。
嵌入式Linux操作系统中数据采集程序设计
图 １ 软 件 设 计 原 理 图
集 至服 务器 。 ２ 应 用 程序 详 细设 计
２１ 主程 序 设 计 ． 主程 序 总体 设 计 如 图 ２所 示 ， 串 口通 讯 部 分 通 过 设 备 串 口
《 工业 控 制 计 算 机 ￣ ０ ８年 ２ ２０ １卷 第 １ ０期
５ １
嵌入式 Ｌ 操作系统中数据采集程序设计 ｉｘ ｎ ｕ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｔ ｑｕｓｔ ｎ ｒ ｇ ａ ｉ ｓｇ ｆ Ｄａ ａ Ａｃ ｉｉｏ Ｐ ｏ ｒ ｍ ｎ Ｅｍｂ ｄ ｅ ｉｕ ｉ ｅ ｄ ｄ Ｌｎ ｘ
一
个 串 １ 与多 台仪 表 通 讯 ； 支持 多种 协议 类 型 的 仪 表 通 讯 ， ３可 ②
泛 用 性 强 ； 支 持 数 据 以太 网 通 讯 ， 输 距 离 长 ， 便 联 入 公 司 ③ 传 方
局 域 网 ； 支 持工 业 以太 网通 用 协 议 ， 足 组 态 要 求 。 ④ 满
完 成 对 智 能 仪 表 的数 据 采 集 ，根 据 端 口设 定 按 照 相 应 的协 议 提
个 程 序通 过数 据 存 储 区共 享 数 据 ，避 免 了进 程 问数 据 通 讯 的麻 烦， 同时 方 便 组 态 软 件读 取 嵌 入 式 设 备 存 储 区 。
目前 工 业 以太 网有 四 个 主 要 的竞 争 者 ： ｄ ｕ ＣＰ工 业 Ｍｏ ｂ ｓ Ｔ 以太 网 、 ｔｅ ｎ ｔＩ 业 以 太 网 、 ｏ ｎ ａｉｎ Ｆｅｄ ｕ Ｓ Ｅ ｈ ｒ ｅ Ｐ工 Ｆ ｕ ｄ ｔ ｉｌｂ ｓ Ｈ Ｅ工 ｏ
口 通 讯 、 络 编 程 、 ｄｂ ｓ Ｔ 网 Ｍｏ ｕ ＣＰ 协 议 驱 动 的 实 现 方 法 。
基于嵌入式Linux的航行参数记录仪的设计的开题报告
基于嵌入式Linux的航行参数记录仪的设计的开题报告一、课题背景航行参数记录仪是一种用于记录船只航行中的各种参数的装置，如航向、速度、水深、位置等等。
随着航运业的发展和安全环保意识的提升，船舶管理对于航行参数的监测和记录要求不断增加。
而传统的航行参数记录仪成本高昂、易损坏、数据存储空间小、易丢失等等缺陷，已经无法满足实际需要。
因此，在新时代背景下，研发一种成本低廉、性能可靠、数据容量大、易安装、可移植的航行参数记录仪显得尤为重要。
嵌入式Linux系统作为一种基于开源的、轻量级、高可靠性的操作系统，具备良好的可移植性、扩展性和兼容性等特点，可以满足航行参数记录仪的开发需求。
因此，本文研究的课题为：基于嵌入式Linux的航行参数记录仪的设计。
二、研究目的和意义本文的研究目的和意义主要有以下几点：1. 设计并实现一种基于嵌入式Linux系统的航行参数记录仪，实现对船只航行中的各种参数的监测和记录，并提高记录仪的数据存储和处理能力。
2. 对比传统的航行参数记录仪，分析其各种缺陷并提出改进方案，从而为船舶管理提供更加有效的辅助手段。
3. 在研发过程中，探究嵌入式Linux系统在航运业中的应用前景，对于推广和普及嵌入式Linux系统在工业领域的应用也具有一定的参考和指导意义。
三、研究内容和方法本文的主要研究内容包括以下几个方面：1. 调研和分析当前国内外航行参数记录仪的研究现状和实际应用情况，归纳总结其优缺点以及未来发展方向。
2. 设计并实现一种基于嵌入式Linux系统的航行参数记录仪，并进行性能测试和数据处理。
3. 分析和比较传统航行参数记录仪与基于嵌入式Linux的记录仪的优点和差异，并提出优化方案。
4. 给出相应的软件和硬件配置方案，并对系统进行集成和优化。
5. 在记录仪开发完成后，进行实地测试和数据对比分析，验证调研和设计的正确性以及实用性。
本文主要采用文献资料调研、系统设计和实现、实验测试等方法进行研究和探索。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于嵌入式Linux的船舶气象仪数据采集软件系统开发左海春(广州南洋理工职业学院 信息工程学院，广东 广州 510925)摘要: 船舶气象仪已成为船舶必备的设备之一。
其能够有效监测海域的各类水文气象信息，为船舶的航行提供有效指导。
随着科学技术的发展，船舶气象仪不仅具备高性能的水文气象采集、处理和传输能力，而且具备非常好的人际交互性能。
本文将基于嵌入式Linux系统，设计一种性能更强、安全性更高及交互能力更强的船舶气象仪数据采集系统。
关键词：Linux；船舶气象仪；数据采集系统；ARM中图分类号：U665.261 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7649(2017)12A – 0176 – 03 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2017.12A.060Development of data acquisition software system for ship meteorologicalinstrument based on embedded LinuxZUO Hai-chun(Guangzhou Nanyang Polytechnic, Guangzhou 510925, China)Abstract: Ship weather instrument has become one of the necessary equipment for ships. It can effectively monitor all kinds of hydrological and meteorological information in the sea area, and provide effective guidance for ship navigation. With the development of science and technology, ship weather instrument not only has high performance in the acquisition, processing and transmission of hydro meteorological data, but also has very good interpersonal interaction performance. Based on the embedded Linux system, this paper designs a data acquisition system of ship weather instrument which has stronger performance, higher security and stronger interaction ability.Key words: Linux；ship weather instrument；Data acquisition system；ARM0 引 言海洋资源取之不尽用之不竭，近些年人类开采海洋资源的活动越来越频繁。
海洋开采在人类未来发展占据的地位越来越高，海洋资源的有序开采和保护已成为基本国策[1 – 2]。
海洋气象对海洋开采具有非常显著的影响。
提前预知海洋气象信息可以有效提高开采的效率，以及可以为船舶作业提供安全保障[3]。
船舶气象仪是观测海洋气象的设备之一。
其已成为船舶的必备设备之一[4]。
船舶气象仪的数据采集系统是其核心，其性能和可靠性决定了监测数据的有效性[5 – 6]。
本文将基于嵌入式Linux系统设计一种船舶气象仪数据采集软件系统，为了更加清楚地体现数据采集软件系统，本文同时介绍数据采集系统的硬件设计。
1 基于嵌入式Linux船舶气象仪数据采集系统的总体设计1.1 设计要求和设计原则表1为系统的基本性能指标。
系统的设计原则为：稳定可靠原则；经济性原则；易维护原则；体积小原则；可扩展原则；低功耗原则。
1.2 设计方案系统采用的是基于嵌入式ARM和Linux的设计思第39 卷 第 12A 期舰 船 科 学 技 术Vol. 39, No. 12A 2017 年 12 月SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Dec. , 2017收稿日期: 2017 – 10 – 14作者简介: 左海春(1977 – )，男，硕士，高级工程师，研究方向为软件工程、软件应用研究及网络安全研究等。
想，这是因为该方案实现的功耗更低、体积更小以及功能更加强大。
并且采用了RISC架构的ARM处理器，其具有的特点有：功耗低；支持T h u m b （16位）/ARM（32位）两种指令集，并且具有向下兼容性；速度快；寻址灵活。
系统采用的微控制器为基于Cortex-M3内核的LM3S1138芯片，其具有的特点为：32位RISC性能；内部存储器为64 kB的单周期Flash；具有4个通用定时器（GPTM），每个定时器之间相互独立工作；能够兼容ARM FiRM看门狗定时器；具有同步串行接口（SSI）；带有3个可编程16C550-type UART；带有模数转换器ADC；带有3个模拟比较器；带有2个I2C模块；带有9~46个GPIO口；具有灵活的复位源。
基于LM3S1138实现的系统框架图如图1所示。
2 数据采集处理系统的硬件设计和软件系统设计2.1 数据采集处理硬件设计1）传感器选取及设计船舶气象仪采集海洋水文气象的单元是各类定制化的传感器。
传感器的选取十分重要。
系统采用的风测传感器为螺旋桨式传感器，其具有的特点有：输出的风速为脉冲信号，并且风向信息为格雷码形式；温度范围为–40 ℃~+60 ℃；相对湿度≤100%。
温湿度传感器选取了41382型，其主要特点是：温度信号输出范围为4~20 mA；湿度输出信号范围为4~20 mA；测试的温度范围为–40 ℃~+60 ℃；相对湿度≤100%。
气压传感器选取了61202型电容式硅压力气压传感器，其特点为：输出信号范围为0~5 V；温度范围为–40 ℃~+ 60 ℃；相对湿度≤100%。
降雨量传感器选取了Model50202型虹吸式降雨量传感器，其特点为：输出信号为RS–485和RS–232；温度范围为–40 ℃~+60 ℃；相对湿度≤100%。
系统不仅采用测风传感器采集风速和风向，而且采用了TCM2.5型电子罗盘来辅助风速采集。
采集的数据通过串行口RS-232传输到LM3S1138。
具体流程为：风速风向传感器采集风向风速信息，然后分别传输至2051芯片；2051芯片将数据传输至光电隔离；最后通过串行口RS-232传输到LM3S1138。
温湿度计气压信号采集完成之后，通过A/D转换器TLV2543进行转换，然后通过SPI传输到LM3S1138。
降雨量数据采集完成之后，将通过串行口RS-485和RS-232传输至LM3S1138。
2）数据采集处理系统设计系统的数据采集处理系统是通过GPRS DTU模块将采集到的数据传输到船舶控制中心，其结构示意图如图2所示。
系统的SDRAM选取的是HY57V561620CT-H，其为4 M×16 bit×4 banks同步动态随机读取存储器。
Flash选取的是8 MB SST39VF3201-70-4C-EK。
2.2 数据采集处理软件系统设计1）Linux系统系统是基于嵌入式Linux设计而成，对于LM3S1138的软件开发流程为：了解嵌入式Linux操作系统原表 1 基本性能指标Tab. 1 Basic performance index测量项目测量范围准确度分辨率平均相对风速0～70 m/s±5 m/s0.1 m/s 平均相对风向0～360°±5°1°气压600～1 100 Pha±0.5 hPa0.1 hPa降雨量0～999 mm±5%1 mm相对湿度0～100% RH±0.5% RH0.1%气温–40 ℃～65 ℃±0.5 ℃0.1 ℃图 1 基于LM3S1138的系统架构图Fig. 1 System architecture diagram based on LM3S1138图 2 Saro 3130P GPRS DTU内部结构示意图Fig. 2 Schematic diagram of internal structure of Saro 3130PGPRS DTU第 39 卷左海春：基于嵌入式Linux的船舶气象仪数据采集软件系统开发· 177 ·理。
比如Bootloader、Linux内核及应用程序等；组建开发环境；移植和编译B o o t l o a d e r；配置和剪裁Linux内核；配置文件系统；开发相应的程序。
2）系统硬件驱动设计硬件的执行是通过驱动程序驱动实现，驱动程序是硬件与Linux内核之间的桥梁。
直接编译和加载是目前Linux实现驱动的2种方式。
在Linux系统中，为了便于实现硬件的驱动，一般将硬件分为：字符设备；网络接口；块设备。
系统采用了串行口实现数据的传输。
在Linux系统中，对于串口驱动的开发流程为：编写serial.c （数据序列）和n_tty.c（真实驱动设备数量及编号）文件；编写tty_register_driver（）（驱动程序）和tyy_register_ldisc（）（行规驱动）；编写tyy_io.c；编写fs/device.c。
3）基于Linux的气象数据采集处理实现气象数据采集系统主要接收并处理传感器采集的数据，并且进行存储和传输。
如图3所示是系统的气象数据采集处理系统应用程序线程分配结构。
基于以上分析，设计的数据采集处理系统设计流程为：编写main函数；全局初始化应用程序；读取系统时间；尝试打开传感器；判断传感器是否可以正常打开，如果是，则继续下一步，否则判断是否继续，如果是，则关闭出问题的传感器，然后继续下一步，否则继续判断是否继续；打开定时器和串口；从消息队列中读取一个消息；判断MSG_QUIT是否执行，如果是，则继续下一步，否则处理必要的数据后，返回上一步骤；消息循环结束，清楚消息队列等系统资源；返回main函数。
气象数据处理程序流程为：判断是否需要处理，如果是，则继续下一步，否则结束；判断A/D转换是否完成，如果是，则继续下一步，否则执行上一步骤；读AD数据；判断保护是否打开，如果是，则继续下一步，否则执行上一步骤；读缓冲，关闭保护；判断数据是否读出，如果是，则继续下一步，否则结束；清除数据处理标志；判断传输标志位是否有效，如果是，则继续下一步，否则结束；存储数据；删除分钟内最大及最小值；取平均值，然后结束。