[发明专利]一种基于FPGA和ARM的智慧大棚分布式温湿度控制模组

权利要求书

1.一种基于FPGA和ARM的智慧大棚分布式温湿度控制模组，其特征在于，包括4G无线模组、温湿度信号智能控制单元、温湿度传感器和电机；所述温湿度传感器将获取的温湿度信号转换为模拟信号或者I2C数字信号，送入温湿度信号智能控制单元；所述温湿度信号智能控制单元包括基于FPGA的前端信号采集模块和基于ARM信号的数据控制模块，温湿度传感器信号首先送入FPGA；所述FPGA通过在芯片内部实现多个基于I2C协议的温湿度功能模块，从而实现分布式多传感器温湿度信号的快速控制；控制后的结果通过UART协议送给ARM上的数据控制模块；然后通过4G通讯模块送到云端。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和ARM的智慧大棚分布式温湿度控制模组，其特征在于，所述温湿度信号智能控制单元采用ARM+FPGA控制器，FPGA负责信号控制算法的硬件加速，ARM负责实现集中控制和模块之间数据及指令交换。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和ARM的智慧大棚分布式温湿度控制模组，其特征在于，所述温湿度信号智能控制单元分别采用Verilog语言和C语言来编写温湿度信号传感器接口控制程序和温湿度信号调理及其通信控制程序，所述温湿度信号传感器接口控制程序包括采用硬件描述语言Verilog实现的I2C接口程序和UART接口控制程序，所述温湿度信号调理及其通信控制程序是采用C语言实现的UART接口程序，在UART接口程序的基础上，设计自定义协议的ARM与FPGA通信协议程序，从而完成整个系统内部的功能模块之间的通信。

4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA和ARM的智慧大棚分布式温湿度控制模组，其特征在于，所述温湿度信号智能控制单元为FPGA和ARM异构双控制器架构，实现多个温湿度传感器数据的同步采集，使ARM控制器有充足的CPU资源进行其他的算法实现。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和ARM的智慧大棚分布式温湿度控制模组，其特征在于，所述温湿度信号智能控制单元以UART协议实现从FPGA控制器的多传感器数据接收，并将多通道温湿度数据通过4G模组上传到云端。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和ARM的智慧大棚分布式温湿度控制模组，其特征在于，可以同时布置在多个智慧大棚监测点，每个智慧大棚分布式温湿度控制模组负责本监测点的温湿度信号的采集和控制；采用分布式边缘运算的工作方式；各智慧大棚分布式温湿度控制模组根据所接收的云端指令执行相应的控制控制要求；运算执行结果由ARM控制器结果可以实时传给云端，既避免了大量数据拥堵网络，又减轻了云端的数据处理压力，同时利于智慧大棚分布式温湿度控制模组对本地大棚数据和异常信息进行及时的响应。

7.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和ARM的智慧大棚分布式温湿度控制模组，其特征在于，还包括外接的直流电机，根据智慧大棚内部温湿度；对大棚进行放风，以保证智慧大棚内部温湿度符合植物生长环境需要。

8.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和ARM的智慧大棚分布式温湿度控制模组，其特征在于，还包括外接的温湿度传感器，进行温湿度信号的采集；同时智慧大棚分布式温湿度控制模组连接土壤温湿度、土壤PH值、土壤EC值，光照强度及其光谱、大棚外部空气温湿度、光照强度和光谱信息的传感器，以监测相关物理量。