地基气象微波辐射计可用于获取中小尺度的气象要素,这对于传统的探空方式是一种有效的技术补充。气象微波辐射计的数据采集与控制系统(简称数控系统)是辐射计的一个核心组成部分,它控制着辐射计的接收机、各种地面传感器和恒温装置,监测着系统的工作电源,并与上位机进行通讯。基于气象微波辐射计的工作原理,本文首先讨论不同系统方案,选择以ARM为主、FPGA为辅,且软件上使用μC?OS-Ⅱ作为操作系统的软硬件架构,以适用于具有16通道电压输出、多外设的辐射计。其次,基于硬件设计需求,分别对通讯接口电路、ARM处理器外围电路和FPGA芯片外围电路进行设计。其中,FPGA芯片的外围电路主要为2路8通道的AD7768同时采样芯片,该芯片将采集到的16通路电压输出到FPGA中,再由FPGA以特定的数据格式通过串口发送到ARM中,从而提高了接收机电压的采集效率。紧接着,根据软件功能需求,从底层往上,逐层地对数控系统的软件进行设计,其中包括引导程序、驱动程序、FPGA软件、操作系统以及应用软件设计。操作系统μC?OS-Ⅱ的应用提高了时间利用率,并增强了软件系统的稳定性。最后,在完成软硬件设计后,对软硬件进行实现和调试以排查错误,并对数控系统的各单元以及整体进行测试。经测试表明,本系统实现了各项数据采集与控制功能,且具有良好的稳定性,可很好地满足系统需求。此外,在自检或测量模式下,在约1秒的时间内可由数控系统获取到接收机、地面传感器、恒温温度等所有外设的一组数据,即每约1秒钟上位机可获取1个完整数据包,具有较高的时间分辨率。