随着我国经济的快速增长,工业化程度的提高,煤和石油等矿产资源的大量消耗,向空气中排放了大量的污染物;人民生活水平提高的同时,汽车工业得到了蓬勃的发展,车辆的尾气也成为重要的空气污染源之一。近几年我国大范围内持续爆发雾霾天气,雾霾中含有硫化物,氮化物及各种有毒颗粒,当这些被人体吸入后,可导致各种呼吸系统疾病,雾霾已经严重的影响了人类的健康。雾霾是在一定的温度,湿度及气压等气象条件下与空气中颗粒物相互作用的结果,因此掌握当前的气象数据与当前颗粒物的状况对治霾防霾、空气质量信息发布和预测具有重要的指导意义。由于气象环境的复杂性、多变性、局部性,就需要对相关的气象数据进行长时间的、动态的、区域化的多点检测。对于气象数据的检测,既可以现场直接测定,也可以远程测定;现场直接测定浪费人力物力,效率较低;远程检测省时省力,便捷高效。本文针对以上应用,将嵌入式技术与无线通信技术相结合,设计了客户机(client)/服务器(server)架构下的嵌入式环境数据采集系统。客户端以S3C2440处理器为核心,移植了Linux操作系统,外围配以SHT20温、湿度传感器,BMP180气压计,PMS3003粉尘传感器及GPS定位模块,终端将所采集的环境温湿度、气压、粉尘含量及GPS定位信息通过GPRS网络上传到服务器;同时为了直观的感受检测点的环境图像信息,使用USB Camera对环境图像进行采集并上传至服务器;服务器端是基于TCP协议的多线程并发服务器,它并发服务多个客户,在服务器端可以实现环境数据的远程观测。本文详细地讲述了系统的开发流程:首先对系统架构及各个传感模块进行介绍,然后讲述了Linux下GPRS模块PPP协议栈的配置及pppd守护进程的移植;其次针对传感器接口,阐述了Linux下I2C总线驱动的内核配置及I2C设备驱动的编写,讲解了Linux下字符型设备的驱动程序设计和将自行开发的驱动添加到系统内核的详细步骤,也阐述了Linux下串口的配置及基于V4L2的摄像头应用编程,同时说明了数据的TCP传输与接收实现,包括客户端/服务器的socket编程和多线程并发服务器的搭建;最后对系统进行功能测试和总结。
