MCU核心处理模块采用STM32FM 103芯片作为核心处理器，其工作频率可达72 MHz，具有SPI UART等通信接口。片内集成ADC模／数转换单元，转换精度为12 bit, 72 MHz工作模式下A/D转换时间为1.17 μs。为增强系统的抗干扰能力，数据采集模块选用模拟量输出类型的传感器，用于检测现场环境的温湿度、光照强度、C02浓度等多种环境信息。针对电流输出型（4 mA - 20 mA）模拟传感器，采用二型电路将电流信号转换为0-3.3 V电压信号之后，接入至片内ADC模块。同时采用继电器控制传感器的供电状态，以降低系统功耗。SD卡数据存储模块通过SPI总线与MCU连接，用于存储智能决策所需的知识库。GPRS数据传输模块可根据用户需求进行选择配置，其主要功能是实现现场数据的远程传输，通过UART接口与MCU通信。LCD显示模块和键盘模块，与STM32的GPIO引脚相连接，实现人机交互。

 

3系统软件设计

    μCOS-II操作系统是一种具有可抢占内核的实时操作系统，并且开源、结构小巧。由于其内核提供任务调度与管理、时间管理、任务间同步与通信、内存管理和中断服务等功能，具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和扩展性强等特点，因此，本文在软件设计上移植了μCOS-II操作系统。经过bootloader启动阶段之后，首先完成时钟配置和GPIO, AD ,RTC ,SPI ,UART接口及中断的配置以及μCOS-II操作系统的初始化，然后根据系统功能需求建立了6个任务，分别为周期管理任务、GPRS数据传输任务、数据采集任务、智能决策任务、LCD显示任务和键盘任务，其优先级设置由高到低。μCOS-II任务设计流程如图2所示。

 

    周期管理任务用于控制系统的采样周期，使用实时时钟RTC的ALARM中断机制来实现定时功能，属于中断级任务，优先级最高；GPRS数据传输任务受控于用户的选择模式，在功能开启时，利用UART1将数据传输至GPRS模块，其数据格式采用AT命令，为保证数据传输的可靠性，将其优先级设置为次高；数据采集任务首先控制继电器使传感器上电，然后任务挂起10s以保证传感器进人稳定工作状态，再启动A/D，转换完成之后，数据放入DMA缓冲区中，继而可选择中值滤波、平均值滤波等方式进行数据处理；智能决策任务根据采样数据，启动推理机，得到决策结论；LCD显示任务以消息邮箱（message mail boxes）机制接收传感器数据以及决策结果并实时显示输出；键盘任务可设置GPRS模块使能、采样周期、数据滤波方式等多种用户需求。

 

4智能决策在嵌入式系统中的实现

    本文采用基于知识库的智能决策设计思想，分为知识库设计和推理机设计两部分，对现场采集数据进行决策判断。4.1嵌入式知识库设计

 

    知识库是智能决策的重要组成部分，它的质量很大程度上影响了系统整体的决策水平。本文以SD卡为存储介质，在其上构建了农业知识库。SD卡的读写访问方式是扇区寻址，为了便捷、快速地构建知识库，本文移植实现了FATFS文件系统，而知识库则以TXT文件方式进行存储。

 

    本文采用产生式规则表示法，其结构如下：

    IF条件1，条件2, ……,THEN结论

    以黄瓜为例，依据专家经验和相关文献，获知黄瓜的第K条知识规则如表1所示。通过进一步整理，可以向TXT文件中添加此规则。调用FATFS文件系统接口函数C open打开知识库TXT文件，通过f read读取相应的知识规则。

 

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