海洋是孕育生命的摇篮,随着人类文明的发展,人们渴望认识海洋和合理利用海洋资源的愿望越来越强烈,加之现代信息技术、电子技术、计算机控制技术的飞速发展,海洋探测仪器设备也得到了长足的进步。而我国应用在海滨观测的海洋台站系统相对国际先进水平仍有很大差距,为了更好的对各海洋水文、气象要素进行观测,设计一套技术先进的海洋气象水文自动观测系统势在必行。本课题致力于研制具有更高集成度、更先进技术、更高可靠性和更便于维护性的海洋水文气象自动观测系统。本文根据现有海洋台站存在的缺点和不足,应用目前先进的SOPC技术和非常成熟的CAN总线技术,提出了基于CAN总线的海洋水文气象自动观测系统的总体解决方案。本文在详细比较和论证了基于CAN总线的海洋水文气象自动观测系统的设计和实现方案,并最终确定了采用基于FPGA的硬件开发平台,利用SOPC技术进行软硬件协同设计实现中央数据处理部分,以CAN总线的方式将各传感器作为节点与中央数据处理部分组成网络,以满足高集成度、高性能处理、提高灵活性及降低成本的目标。本系统选用Altera公司的Cyclone II系列EP2C20器件作为中央数据处理部分的主控芯片,AT90CAN128作为传感器节点的控制芯片,并在本文中给出了主要功能模块的电路设计。论文的主要研究内容是对本系统整体架构的突破性改变。首先,利用目前先进的FPGA嵌入式技术,结合其支持的SOPC技术,将系统设计需要的大量数字逻辑模块集成到一片FPGA芯片上,完成了中央数据处理系统硬件平台的搭建,各功能IP核的设计,实现众多数据的处理任务,系统中还设计了LCD、键盘、可移动存储设备等人机接口方式;其次,将目前汽车行业广泛应用的CAN总线技术引入到海洋水文气象观测系统,以AVR单片机AT90CAN128为核心设计智能传感器节点电路,与中央数据处理部分组成通信网络,简化系统结构,制定数据通信格式和协议;第三,设计多种无线通讯方式可选的通讯模式,在中央数据处理部分为各种通讯方式设计接口,扩大系统的应用范围。最后,根据本系统实际研究开发结果,总结分析了系统的特点,并对下一步设计工作进行了展望。