无线仪表技术兴起于21世纪初,随着新兴无线通信技术逐步替代有线通信技术,无线仪表在油田现场使用具有了诸多优势,例如更广的通信距离与强大的抗干扰能力。在仪表控制芯片选型时,为了适应油田恶劣环境,能够保证仪表长时间正常运行,仪表控制芯片往往侧重于使用低功耗而非高性能型号,这使得传统仪表满足无法全部满足目前日益增长的例如仪表远程升级、仪表组网、信息无线传输与大量数据处理等数字化油田的发展需求。大部分传统仪表将控制与采集电路设计于一体,不同类型的仪表往往硬件设计与软件设计上都有很大区别,在现场维护与修理时往往十分不便。针对上述传统仪表的若干缺点,本文设计并实现了一种基于Cortex-M3内核构架的、具有模块化设计的新型无线仪表系统。该无线仪表系统选用的Cortex-M3内核构架的低功耗控制芯片,在可接受的功耗范围内提供了远超于MSP430的性能;并且使用ZigBee低功耗无线通信技术建立通信网络,在提供更大的通信范围的同时最大程度上减少仪表功耗;该仪表系统在硬件上包含传感器头模块与控制模块两部分,两者之间利用通信连接,不同类型仪表使用相同的主控模块,提供可更换设计,使得仪表在现场维修更加简便。无线仪表软件也采取模块化设计,主控模块通过软件识别不同传感器头模块进而选择相应的仪表的运行程序,软件统一化,具有良好的可扩展性。本文同时设计了一套基于该系统的专属的应用层通信协议,用于规范该类无线仪表的通信规程。最后本文对所设计的系统完成了测试以及验证。通过测试,该仪表系统能够正确采集、处理、发送、接收数据,满足低功耗要求,具有无线升级与无线配置功能,运行稳定良好;本文所设计的通信协议能够较好的为仪表的通信提供保障,传输稳定可靠。