引言
精细农业的核心问题可叙述为信息获取、农田信息管理和分析、决策分析、决策的农田实施四大部分。其中农田基础信息(土壤养分、湿度、理化性状、苗情、病虫草害)的获取和处理是精细农业技术的起点。如果这个问题解决不好就很难真正地实施精准农业。农田信息主要包括地理环境、土壤环境、小气候、水环境、与作物生长状况相关的信息以及管理信息等，具有量大、多维(信息多种多样)、动态、不确定(系统的噪声或随机噪声)、不完整、时空变异性强等特点。在精细农业研究中，目前优先需要考虑的是土壤水分、土壤养分、土壤压实、耕作层深度和作物病虫草害及作物苗情分布信息等，要求能够定位、快速、精确、连续地测量。传统的实验室分析方法已很难满足这一要求，为此，需要开发适用于精细农业的农田信息快速采集技术。本设计以S3CA4B0X为主体，构建农田信息采集系统的硬件平台，并在S3CA4B0X内部嵌入μC／OS-Ⅱ实时操作系统，可大大提高系统的稳定性和实时响应能力，增强系统的可靠性、可扩展性、可移植性。
1 μC／OS-Ⅱ简介
嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ的全名是Micro-Controller Operating System Version2，是基于优先级的抢占式实时多任务操作系统，包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步(信号量，邮箱，消息队列)和内存管理等功能。
μC／OS-Ⅱ采用微内核设计，使用C语言编写，追求编程的灵活性，可配置、可裁剪、可扩充、可移植。μC／OS-Ⅱ是基于优先级的可剥夺型实时多任务内核，优先级算法采用查表法，切换速度快。μC／OS-Ⅱ可以处理和调度多达64个任务，目前有8个留给系统使用，应用程序可使用多达56个任务。
2 硬件系统设计
2．1 农田信息采集系统结构
系统主要由通讯模块、农田数据采集模块、数据处理及存储模块几部分组成。主要完成以下几个方面功能：
(1)在农田信息采样时，通讯模块接收全球定位系统GPS经纬度位置信息，数据采集模块完成田间土壤参数信息的采集，系统的多个模拟信号输入通道与田间土壤水分、温度、养分等传感器探针相连，测量田间土壤的水分、养分、温度等参数值，然后与上位计算机相连，进行处理。
(2)在工作室进行农田数据处理时，通讯模块将采集的农田数据传给计算机，计算机上的软件进行一系列处理，最终生成田间土壤水分分布图、养分分布图和温度变化图等并保存。
(3)农田信息采集系统扩展CAN总线数据收发接口后，可与农机机械的(拖拉机、收割机等)CAN控制总线相连接，帮助驾驶员驾驶农业机械在田间实施农业操作。在需要进行自动变量施肥、变量喷洒农药等农业作业中，要求农机机械在特定的农田中采取特定的行进速度，以达到喷撒物的剂量与农田作业的要求相适应。并依据农业信息采集系统和专家系统提供的农机机械作业路线，使驾驶员操作农机机械按照电子地图上设计的行走路线行走，从而完成播种、施肥、灭虫、灌溉、收割等工作，包括完成耕地深度、施肥量、灌溉量的控制任务等。
2．2 农田信息采集系统的硬件方案
本系统以嵌入式微处理器arm S3C44B0X芯片为核心，包括传感器信息采集电路、串口通讯电路、GPS通讯电路、扩展的CAN总线、数据存储电路、液晶屏显示电路、键盘接口电路以及功能键盘等构成。系统结构如图1所示。 | 
