精細農業的核心問題可敘述為信息獲取、農田信息管理和分析、決策分析、決策的農田實施四大部分。其中農田基礎信息（土壤養分、濕度、理化性狀、苗情、病蟲草害）的獲取和處理是精細農業技術的起點。如果這個問題解決不好就很難真正地實施精準農業。農田信息主要包括地理環境、土壤環境、小氣候、水環境、與作物生長狀況相關的信息以及管理信息等，具有量大、多維（信息多種多樣）、動態、不確定（系統的噪聲或隨機噪聲）、不完整、時空變異性強等特點。在精細農業研究中，目前優先需要考慮的是土壤水分、土壤養分、土壤壓實、耕作層深度和作物病蟲草害及作物苗情分布信息等，要求能夠定位、快速、精確、連續地測量。傳統的實驗室分析方法已很難滿足這一要求，為此，需要開發適用于精細農業的農田信息快速采集技術。本設計以S3CA4B0X為主體，構建農田信息采集系統的硬件平臺，并在S3CA4B0X內部嵌入μC／OS-Ⅱ實時操作系統，可大大提高系統的穩定性和實時響應能力，增強系統的可靠性、可擴展性、可移植性。
　　1 μC／OS-Ⅱ簡介
　　嵌入式實時操作系統μC／OS-Ⅱ的全名是Micro-Controller Operating System Version2，是基于優先級的搶占式實時多任務操作系統，包含了實時內核、任務管理、時間管理、任務間通信同步（信號量，郵箱，消息隊列）和內存管理等功能。
　　μC／OS-Ⅱ采用微內核設計，使用C語言編寫，追求編程的靈活性，可配置、可裁剪、可擴充、可移植。μC／OS-Ⅱ是基于優先級的可剝奪型實時多任務內核，優先級算法采用查表法，切換速度快。μC／OS-Ⅱ可以處理和調度多達64個任務，目前有8個留給系統使用，應用程序可使用多達56個任務。
　　2 硬件系統設計
　　2．1 農田信息采集系統結構
　　系統主要由通訊模塊、農田數據采集模塊、數據處理及存儲模塊幾部分組成。主要完成以下幾個方面功能：
　　（1）在農田信息采樣時，通訊模塊接收全球定位系統GPS經緯度位置信息，數據采集模塊完成田間土壤參數信息的采集，系統的多個模擬信號輸入通道與田間土壤水分、溫度、養分等傳感器探針相連，測量田間土壤的水分、養分、溫度等參數值，然后與上位計算機相連，進行處理。
　　（2）在工作室進行農田數據處理時，通訊模塊將采集的農田數據傳給計算機，計算機上的軟件進行一系列處理，最終生成田間土壤水分分布圖、養分分布圖和溫度變化圖等并保存。
　　（3）農田信息采集系統擴展CAN總線數據收發接口后，可與農機機械的（拖拉機、收割機等）CAN控制總線相連接，幫助駕駛員駕駛農業機械在田間實施農業操作。在需要進行自動變量施肥、變量噴灑農藥等農業作業中，要求農機機械在特定的農田中采取特定的行進速度，以達到噴撒物的劑量與農田作業的要求相適應。并依據農業信息采集系統和專家系統提供的農機機械作業路線，使駕駛員操作農機機械按照電子地圖上設計的行走路線行走，從而完成播種、施肥、滅蟲、灌溉、收割等工作，包括完成耕地深度、施肥量、灌溉量的控制任務等。
　　2．2 農田信息采集系統的硬件方案
　　本系統以嵌入式微處理器ARM S3C44B0X芯片為核心，包括傳感器信息采集電路、串口通訊電路、GPS通訊電路、擴展的CAN總線、數據存儲電路、液晶屏顯示電路、鍵盤接口電路以及功能鍵盤等構成。系統結構如圖1所示。
　　
　　3 農田信息采集系統軟件設計實現
　　3．1 μC／OS-Ⅱ嵌入式操作系統在S3CA4B0X芯片上的移植
　　在嵌入式操作系統應用中，每個任務都是相互獨立的，而且會發生頻繁的任務轉換，為了使轉換的任務能夠返回到原來的斷點，所以必須得把與轉換的任務運行環境密切相關的各種寄存器和變量全部保存起來。這就是定義構造一個用戶任務堆棧結構，來保證多任務嵌入式操作系統的正常運行，這種堆棧結構保存了與各個轉換的任務運行環境密切相關的所有寄存器變量，而且所有任務的堆棧結構必須完全一致，這樣才能用統一的任務切換程序在任務之間作頻繁的任務轉換，而且還要求不會破壞各個任務的實時運行環境。因此在建立每一個新任務的同時，必須為該任務分配一定的系統資源，包括一個任務棧、一個任務控制塊，并將與該任務密切相關的各個變量，比如任務優先級別、堆棧大小等變量保存到任務控制塊中，同時還得完全按照任務堆棧初始化結構那樣初始化該任務的任務堆棧，然后將任務堆棧的棧頂指針保存到該任務控制塊的相應位置。