浮标电子与通信系统研制

传输大数据量的实时资料。

　　浮标通信系统的结构图如图3所示。

图3　浮标通信系统组成。

　　具体的卫星通信模块是由是由铱星公司推出9601SBD[ 3 - 4 ] ,体积小, 长度、宽度和厚度分别为106 mm, 56. 2 mm和13 mm,重量117 g。9601不需要SIM卡,每次最多可以发送340字节信息,可以接收270 字节信息,当有信息收到时能够发出振铃。

　　工作温度- 35°～70°,工作电压5 V。该模块通过RS232接口实现SBD (突发短数据)业务,默认的波特率是19 200 bit/ s,可以通过AT + IPR指令设置。

　　可以选择的波特率bit/ s范围包括: 1 200、2 400、4 800、9 600、19 200、38 400等。可选数据长度7位或8位,默认为8位。其他包括一个停止位和无奇偶校验位。铱星SBD的待机平均电流为66 mA,信息发送中的平均电流 = 350 mA,能够满足海洋浮标设备低功耗的要求。

　　该模块通过点对点的方式实现数据收发,即浮标平台和监控平台各有一个9601SBD MODEN。通过发送“AT”指令来实现通信。海洋环境监测数据通过安装在浮标顶端的铱星天线发射出去
。

　　4　控制系统软件设计

　　控制系统采用了AT91SAM9260作为CPU,它支持主流的Linux、Windows XP等操作系统。目标板上移植了Linux操作系统来进行任务管理和调度,改变了传统的在类似硬件平台下采用MSDOS单用户、单任务操作系统难以完成较为复杂的分布式多任务应用的缺点。在数据采集系统中,Linux系统可以同时处理多个传感器发送来的较为复杂的控制任务,从而提高系统的整体响应速度及并发处理能力。

　　构成嵌入式Linux系统至少需要下面3个基本元素:引导程序,Linux微内核和初始化进程。如果要让它有更多的功能,还可加上文件系统、GU I和设计精简的应用程序,并将其放在diskonchip中启动。

　　在L inux操作系统下,有三类主要的设备文件类型:字符设备、块设备和网络设备。字符设备和块设备的主要区别是在对字符设备发出读/写请求时,实际的硬件I/O一般紧接着发生;块设备则不然,它利用一块系统内存做缓冲区,当用户进程对设备请求能满足用户的要求时,就返回请求的数据;如果不能,就调用请求函数来进行实际的I/O操作。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间来等待。用户进程通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都有其文件属性( c /b) ,表示是字符设备还是块设备。每个文件都有两个设备号,第一个是主设备号,标志驱动程序;第二个是从设备号,标志使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备。设备文件的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致,否则用户进程将无法访问到驱动程序。

　　L inux 操作系统将所有设备作为文件来处理,他们可以使用文件、I/O相关函数来处理,这样就方便了对设备的处理。例如:串口文件位于/dev目录下, 串口1 为/dev/ ttyS0, 串口2 为/dev/ttyS1。打开串口用标准的文件打开函数操作。如:int fd = open ( Dev, O_RDWR ) ; Dev是设备文件,返回- 1则表示打开失败,成功则返回大于0的值。

　　其中几个主要函数如下:

　　对串口的操作需要用到的头文件有:

　　浮标电子系统接收电磁耦合通信模块(RS232)传送过来的数据,并将传感器采集到的海洋环境数据保存到大容量的SD卡中。具体的流程图如图4。

图4　浮标电子系统程序流程图

　　接收完水下数据采集系统传送的数据并保存后,打开与铱星9601SBD MODEN连接的串口。并打开保存于卡中的文件。发送AT指令,在得到应答信号后发送数据,每次最多只能发送340 字节。

　　浮标通信系统流程图如图5。

图5　浮标通信系统流程图。

　　5　结论

　　系统在实验室PC机调试助手模拟数据发送,通过电磁耦合接收、发送模块成功将数据送到水上浮标系统的ARM中并保存到大容量的SD卡中,实现了浮标系统与水下数据采集系统的数据传送。随后读取文件中保存的数据,打开9601SBD MODEN,发送给另一台PC。PC机端的9601SBD MODEN接收数据,并在上位机上动态的显示收到的数据。

　　在水下进行测试过程中,控制电路工作正常,水上浮体平台数据能正常接收、存储,倾角传感器、电池电压值能通过A /D采集。且监测数据通过铱星卫星成功发送给监控中心。