嵌入式灾害天气预警系统设计与实现

论文摘要

我国是世界上自然灾害最严重的少数国家之一。自然灾害造成的经济损失呈明显上升趋势,已经成为影响经济发展和社会稳定的重要因素。自然灾害引发的经济损失和人员伤亡主要发生在农村。对于有些农民来说,错过了当天晚上天气预报就意味着再也无法获取气象信息。而农村劳动作业主要在户外,更难获取到气象灾害预警信息。如有灾难预警系统,这些灾难造成的损失完全可以避免或大大减轻。考虑到我国农村广播系统建设较为完善,为此想到利用农村现有的大喇叭播放系统解决气象预警信息“最后一公里”问题这一有效途径。经过调查研究和查阅相关技术资料,提出一套解决灾难性天气预警的技术方案。本方案利用现有的移动通信系统,结合当地的广播体系,设计出预警信息发布系统和嵌入式预警系统,实现灾害性天气的预警。本文在硬件系统的设计中,主要运用嵌入式技术来对灾害性天气预警系统的前端设备进行设计,前端负责运行Linux操作系统、语音播放程序以及GPRS信息接收程序。而后端PC机运行的是WINDOWS XP系统以及地理信息管理系统、实时天气信息管理系统以及灾害天气预警信息发布系统。该系统的硬件平台主要由主处理器模块(S3C2410)、GSM/GPRS模块、USB接口模块、NAND FLASH模块、I/O模块、JTAG模块,串口调试模块等组成。并对系统所设计的关键硬件模块进行了选型。前端设备与后端PC机之间主要采用GSM/GPRS通信技术来实现数据的传输。在系统软件设计中,首先将软件结构设计为驱动层、操作系统层、应用程序层三个部分。然后对嵌入式操作系统进行了选型和移植。最后从信息收发模式设计、主函数、串口初始化、GPRS模块的初始化等方面对系统通信程序进行设计。在系统测试与调试中,针对了校园局域网的环境进行了测试。系统的设计符合功能应用的需求,系统的运行性能也能够满足长时间不间断的对环境进行监控的要求。从而实现了灾害性天气实施预报的功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.3 研究意义
• 1.4 研究内容及课题安排
• 第二章 基础理论综述
• 2.1 国内外研究状况
• 2.2 嵌入式理论
• 2.2.1 嵌入式系统概述
• 2.2.2 ARM 核简介
• 2.2.3 ARM 处理器模式
• 2.3 嵌入式LINUX 简介
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统需求分析
• 3.1 系统整体需求
• 3.2 系统功能需求
• 3.3 系统性能需求
• 3.4 本章小结
• 第四章 硬件系统设计
• 4.1 硬件框架设计
• 4.1.1 终端硬件框架设计
• 4.1.2 后台信息发布系统框架设计
• 4.2 硬件选型
• 4.2.1 处理器的选型
• 4.2.2 GSM/GPRS 模块的选型
• 4.3 各个硬件功能模块设计
• 4.3.1 Flash 存储器选择及电路的设计
• 4.3.2 SDRAM 的选择及电路设计
• 4.3.3 电源模块设计
• 4.3.4 复位系统的设计
• 4.3.5 JTAG 接口电路的设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 系统软件结构设计
• 5.2 操作系统移植
• 5.3 通信程序设计
• 5.3.1 信息收发模式设计
• 5.3.2 主函数
• 5.3.3 串口初始化
• 5.3.4 GPRS 模块的初始化
• 5.3.5 函数sendSMS（）
• 5.3.6 函数receiveSMS（）
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统测试与调试
• 6.1 测试原则
• 6.2 测试环境
• 6.3 遇到的问题及解决方法
• 6.3.1 遇到的问题
• 6.3.2 应对措施
• 6.3.3 测试用例
• 6.4 系统调试
• 6.4.1 硬件调试
• 6.4.2 软件调试
• 6.5 系统性能测试
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献