嵌入式软硬件协同设计在气象主采集器中研究与应用

摘要

随着社会的不断进步和经济多元化的不断发展，气象与人们的生活有着越来越紧密的联系，如何为气象要素采集提供一个稳定、有效、准确的采集设备成为许多研究人员越来越关心的问题。
　　 本文介绍了嵌入式系统的现状，分析了传统嵌入式设计方法的不足和软硬件协同设计方法的特点与优越性，以软硬件协同设计为方法对系统进行设计，并对本论文中采用的复杂可编程逻辑器件CPLD及硬件语言VHDL进行了必要的介绍与分析。
　　 本文的核心内容是根据国家第二代气象采集站的规格要求，以ARM和CPLD相结合为体系结构，设计基于CPLD的多要素气象采集系统，对规定的基本要素传感器之中的风速传感器、风向传感器和雨量传感器的数据行进行采集和存储，并通过串口将数据以一定格式发送到主采集器中。硬件设计是以MAXⅡ系列的EPM570为核心芯片，再辅助一些基本功能电路来完成的。EDA软件采用Quartus Ⅱ，通过编写VHDL硬件语言，完成采集系统对气象要素数据采集的程序设计。
　　 在设计基于CPLD的数据采集系统程序时，对其进行了模块化的优化设计。由于气象采集具有采集环境特殊和采集要求灵活等特点，对采集系统进行模块优化设计不仅便于进行设备的维护和检测，同时更有利于采集要素的变更。