基于ARM9260的多模式浮標(biāo)岸基數(shù)據(jù)收發(fā)平臺(tái)

摘要：針對(duì)于海洋特殊的環(huán)境，數(shù)據(jù)傳輸能力不能滿足海洋環(huán)境檢測(cè)的需求現(xiàn)狀，文中提出將多種無線傳輸方式與AT91SAM9260結(jié)合構(gòu)造多模式浮標(biāo)岸基數(shù)據(jù)收發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，并給出具體的通信協(xié)議。同時(shí)，用VC++語言設(shè)計(jì)了岸基數(shù)據(jù)接收服務(wù)中心軟件。本設(shè)計(jì)已成功用于海洋數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)我國海洋環(huán)境檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展有較大的意義。
關(guān)鍵詞：海洋通信；無線傳輸；多模；AT91SAM9260；協(xié)議

海洋占據(jù)了地球表面的三分之二以上面積，并以其豐富的資源、廣闊的空間以及對(duì)地球環(huán)境氣候的巨大調(diào)節(jié)作用，成為全球生態(tài)系統(tǒng)和人類發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，因此，發(fā)展海洋科技，尤其是海洋高新技術(shù)已成為世界新技術(shù)革命的重要內(nèi)容。然而，由于海洋特殊的環(huán)境，使得很多在陸地上已經(jīng)運(yùn)用自如且性能良好的通信技術(shù)無法在海洋上使用，ARG0是以10～14天為周期通過衛(wèi)星系統(tǒng)來傳輸?shù)模?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/海洋通信">海洋通信技術(shù)成為了限制海洋技術(shù)發(fā)展的瓶頸。本文設(shè)計(jì)的基于AT91SAM9260的多模式浮標(biāo)岸基數(shù)據(jù)收發(fā)平臺(tái)將多種數(shù)據(jù)傳輸方式集合在一起，很好的滿足了海洋數(shù)據(jù)全天侯長時(shí)間傳輸?shù)男枨蟆?br />
1 系統(tǒng)概述
基于AT91SAM9260的多模式浮標(biāo)岸基數(shù)據(jù)收發(fā)平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱收發(fā)平臺(tái))系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，本系統(tǒng)提供了四種通信方式：無線通信、數(shù)傳電臺(tái)通信、GPRS通信和銥星通信。這四種通信方式由AT91SAM920配置和管理，依據(jù)一定的通信選擇策略實(shí)現(xiàn)四種通信方式的智能切換。圖中，實(shí)線為電源線、長虛線為天線連接線、點(diǎn)虛線為串口通信信號(hào)線。

CPU是系統(tǒng)的核心，通過COM2～COM5依次與銥星模塊、無線模塊、速傳電臺(tái)模塊及GPRS模塊相連。COM6為用戶接口，可依據(jù)協(xié)議對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行配置及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，COM7為調(diào)試串口，可打印系統(tǒng)的運(yùn)行信息，并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)深入配置。
系統(tǒng)中各種通信方式各有優(yōu)點(diǎn)：如果浮標(biāo)是部署在近海，可以直接通過無線模塊進(jìn)行通信，不但速度快而且無需資費(fèi)；若距離有所增加，則可以使用無線數(shù)傳電臺(tái)，此時(shí)仍可獲得較快的傳輸速率。若無線模塊和無線數(shù)傳電臺(tái)不能滿足需求，則可以使用GPRS，此時(shí)傳輸速率有所下降，且有較小延時(shí)；若在遠(yuǎn)海，則可以使用銥星模塊。本系統(tǒng)可以同時(shí)滿足近海和遠(yuǎn)海數(shù)據(jù)通信的需求。

2 系統(tǒng)原理
2．1 通信方式智能切換選擇策略
本收發(fā)平臺(tái)使用的選擇策略主要是：優(yōu)先級(jí)選擇策略、信號(hào)質(zhì)量選擇策略和通信保持策略。
優(yōu)先級(jí)選擇策略：由于四種通信方式有不同的傳輸速率、不同的傳輸距離和不同的延遲，同時(shí)考慮到海洋上特殊的環(huán)境以及盡量高速率、長傳輸距離、小延遲的通信要求，所以設(shè)置無線模塊、數(shù)傳電臺(tái)模塊、GPRS模塊及銥星模塊的優(yōu)先級(jí)依次為0～3，值越小，優(yōu)先級(jí)越高，同時(shí)可以依據(jù)協(xié)議由用戶設(shè)置模塊優(yōu)先級(jí)。
信號(hào)質(zhì)量選擇策略：系統(tǒng)在運(yùn)行后，會(huì)運(yùn)行通信守護(hù)進(jìn)程，并定時(shí)檢測(cè)各通信方式的信號(hào)質(zhì)量，從而進(jìn)一步保證通信的正常進(jìn)行。
通信保持策略：收發(fā)平臺(tái)會(huì)優(yōu)先使用最近使用過的通信方式，若該通信方式故障，則會(huì)嘗試盡量多的次數(shù)來完成未完成的數(shù)據(jù)傳輸。用戶可依據(jù)協(xié)議設(shè)置嘗試次數(shù)及超時(shí)時(shí)間。
用戶也可以依據(jù)協(xié)議設(shè)置以上三種策略的優(yōu)先關(guān)系。
2．2 通信協(xié)議制定
通信協(xié)議是通信能否正常進(jìn)行的重要保證。本收發(fā)平臺(tái)具有如下特點(diǎn)：一、用戶與收發(fā)平臺(tái)之間的通信需要有基本的重發(fā)確認(rèn)機(jī)制，考慮到使用RS232通信鏈路重復(fù)出現(xiàn)故障的可能性叫小，所以該機(jī)制不需要復(fù)雜；二、用戶需要對(duì)收發(fā)平臺(tái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置；三、收發(fā)平臺(tái)之間的通性應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)傳輸、廣播傳輸及轉(zhuǎn)發(fā)。因此，協(xié)議的制定至少包括兩個(gè)方面：用戶與收發(fā)平臺(tái)通信協(xié)議和收發(fā)平臺(tái)間通信協(xié)議。