畢業(yè)論文設(shè)計基于GPRS遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、基于GPRS遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘 要伴隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的進程，智能化的浪潮席卷了世界的每一個角落，成為一種勢不可擋的歷史化大趨勢。面對當(dāng)前犯罪分子作案手段日趨技能化、智能化、團伙化和暴力化的勢態(tài)，單靠傳統(tǒng)的“人防”一種途徑已遠(yuǎn)不能適應(yīng)新形式下斗爭的需要 。隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及圖像壓縮處理技術(shù)以及傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，使得家庭能夠采用最新的通訊和圖像處理技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字圖像，可為實現(xiàn)家庭監(jiān)控系統(tǒng)提供高效可行而且價格低廉的解決方案。本設(shè)計所制作的基于GPRS的遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng),目的在于使得人們在可以繁忙工作的同時，在遠(yuǎn)程就了解自己家庭概況，及時作出分析與判斷。本設(shè)計主要實現(xiàn)了以SAMSUNG

2、 ARM9（S3C2410）和嵌入式 Linux 為平臺的，基于SIEMENS M35 GPRS模塊的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件方面的設(shè)計。主要內(nèi)容包括：S3C2410內(nèi)部芯片的詳細(xì)分析；ARM9的外圍與內(nèi)部硬件電路的設(shè)計分析；GPRS AT 指令的收發(fā)等等。該設(shè)計實現(xiàn)了以下功能：實時遠(yuǎn)程監(jiān)控；拍照儲存；短信服務(wù)；入侵報警；火災(zāi)報警。本文重點介紹了在實際研究開發(fā)過程中采用的一些技術(shù)手段和具體的實現(xiàn)過程，并簡要介紹了一些嵌入式相關(guān)理論基礎(chǔ)，同時指出了該系統(tǒng)開發(fā)有待于進一步完善發(fā)展的方向。關(guān)鍵詞： ARM，GPRS，嵌入式，安防，s3c2410，遠(yuǎn)程監(jiān)控Design of Remote Secu

3、rity Monitoring System Based on GPRSAbstractWith the development of digitization and networkings process, the intelligents wave swept every corner of the world, and to be an unstoppable history of trend. Face to the increasing of the criminals committing crimes skills, intelligence, gangs and violen

4、t of the trend to rely solely on the traditional Human Defense a way to far can not meet the needs of the new form of struggle. With the network communication technology and image compression technology and transmission technologys rapid development. Allows families to use the latest communications

5、and image processing technology, digital images through network transmission, home monitoring systems can provide efficient realization of a viable and affordable solution program. his paper which is GPRS-based remote security monitoring system designed to enable people who is busy to work, to know

6、family situation in the distance, and timely to analyze and judge to do something.This paper introduces to SAMSUNG ARM9 (S3C2410) and embedded Linux as the platform. SIEMENS M35 GPRS module based wireless remote monitoring system hardware and software design. The main contents include: S3C2410 detai

7、led analysis of the internal chip; ARM9 external and internal hardware circuit design and analysis; AT command of the transceiver so. This system has the following features: real-time remote monitoring; photo storage; SMS; intrusion alarm; fire alarm and fire fighting.This paper focuses on the pract

8、ical research in the development process used in a number of technical means and specific steps. Briefly introduces of the embedded-related theories. Also pointed out that the system had to be further improved development.Key words: Embedded，GPRS，ARM，Security，s3c2410，Remote monitoring目 錄摘 要IAbstract

9、II第1章 緒論11.1 課題背景11.2 課題來源21.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.4 課題的主要內(nèi)容41.5 論文結(jié)構(gòu)5第2章 系統(tǒng)分析及總體方案62.1 系統(tǒng)功能分析62.1.1 功能服務(wù)全局分析72.1.2 功能模塊需求分析72.1.3 硬件平臺功能需求分析72.2 性能需求分析82.2.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性92.2.2 支持用戶遠(yuǎn)程登錄92.2.3 警報準(zhǔn)確性高92.3 系統(tǒng)總體方案選擇92.3.1 遠(yuǎn)程安防監(jiān)控方案102.3.2 無線傳輸方案11第3章 開發(fā)環(huán)境搭建及硬件設(shè)計143.1 嵌入式系統(tǒng)簡介143.2 Linux 操作系統(tǒng)簡介153.3 開發(fā)平臺搭建173.3.1 ARM 處理器選

10、型173.3.2 GSM/GPRS通訊模塊選型183.4 主要儀器設(shè)備設(shè)計概述183.4.1 FS2410開發(fā)板簡介193.4.2 三星S3C2410X詳細(xì)概述213.4.3 攝像頭傳感器223.4.4 溫濕度傳感器DHT11233.4.5 光照傳感器ISL29003243.5 系統(tǒng)設(shè)計方案總體框架243.5.1 系統(tǒng)設(shè)計方案253.5.2 系統(tǒng)設(shè)計框架25第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計264.1總程序設(shè)計結(jié)構(gòu)圖264.2 視頻采集模塊264.2.1 移植攝像頭驅(qū)動說明264.2.2 視頻采集流程及程序?qū)崿F(xiàn)274.3 GPRS通訊模塊設(shè)計294.3.1 GPRS 模塊說明294.3.2 短消息 AT 指

11、令294.3.3 GPRS 發(fā)送接收程序設(shè)計304.4 WEB 服務(wù)器的搭建314.4.1 Boa服務(wù)器功能設(shè)計324.4.2 Boa程序的移植334.4.3 Boa的配置與執(zhí)行334.4.4 Cgi代碼設(shè)計354.5 主程序流程364.5.1 主程序流程圖364.5.2 有人闖入時子程序處理流程374.5.3 火災(zāi)發(fā)生時子程序處理流程384.5.4 守候線程處理流程39第5章 測試結(jié)果與總結(jié)415.1 功能測試415.2 功能說明415.3 總結(jié)42參考文獻44致 謝45第1章 緒論高速發(fā)展的現(xiàn)代社會，讓人們對信息的獲取提出了越來越高的要求。監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，滿足了人們掌握生產(chǎn)各環(huán)節(jié)信息的需求

12、，對確保人民生命財產(chǎn)的安全，保障生產(chǎn)過程自動化的安全運行等方面起到了巨大的作用，而且對生產(chǎn)管理也有重要意義。1.1 課題背景遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)隨著Internet網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展而得到廣泛應(yīng)用，如遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、Internet網(wǎng)絡(luò)的家電接入、遠(yuǎn)程故障診斷、網(wǎng)上考試等，利用Internet網(wǎng)絡(luò)可以方便、低廉地將信息傳送到幾乎世界上的任何一個地方。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于郵電、電力、通訊、銀行等系統(tǒng)及設(shè)施。對于許多監(jiān)控現(xiàn)場，由于需要監(jiān)控的區(qū)域廣、監(jiān)控的對象種類繁多，因而需要花費大量的人力、物力和財力進行設(shè)備的維護。而且還存在著某些容易發(fā)生突發(fā)性事件的領(lǐng)域，如容易發(fā)生火災(zāi)和洪災(zāi)的場所，由于這些事件發(fā)生的概率

13、相對較小，且具有隨機性和不確定性，如果在現(xiàn)場實施人員值守是不現(xiàn)實的。同時，在許多條件惡劣、人們不易到達或不能時刻停留的地方偶爾采集一些現(xiàn)場數(shù)據(jù)，這時如果進行大量的布線工作則是不經(jīng)濟、不合理的1。隨著移動數(shù)據(jù)通訊業(yè)務(wù)的發(fā)展，GPRS網(wǎng)絡(luò)通信以其更加低廉的價格和永遠(yuǎn)在線的性能有著不可估量的發(fā)展前景。這一切的最終目的為人們提供一個以人為本的舒適、便捷、高效、安全的生活環(huán)境。如何建立一個高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)今世界的一個熱點問題。信息化程度的不斷提高，人們對智能家居的功能也提出了更高層次的要求。正是基于以上考慮，本文提出并設(shè)計了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)通信的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。利用市場上比較通

14、用的GPRS模塊收發(fā)信息，利用linux內(nèi)核中的PPP撥號上網(wǎng)的方式，并在Linux系統(tǒng)中搭建web服務(wù)器來實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。此類遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對于電子消費各個領(lǐng)域都有著重要的意義。1.2 課題來源本系統(tǒng)是定義為以個人家庭為目標(biāo)客戶的遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)，從功能設(shè)計到產(chǎn)品的實現(xiàn)模式都立足于滿足人們能遠(yuǎn)程對家庭實施遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。本設(shè)計主要來源于本人在實習(xí)期間，所在公司正處研發(fā)階段的一個項目。本項目主要立足以互聯(lián)網(wǎng)、寬帶ADSL應(yīng)用方案，采用網(wǎng)絡(luò)攝像機采集影像，并進行數(shù)字壓縮，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后通過路由器或交換機或ADSL 將視頻傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)端用戶可以通過IE 瀏覽器或手機上網(wǎng)直接觀看

15、家中情況。利用市場上比較通用的GPRS模塊收發(fā)信息，利用linux內(nèi)核中的PPP撥號上網(wǎng)的方式，并在Linux系統(tǒng)中搭建web服務(wù)器來實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的2。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)和管理中，大量的物理量、工藝數(shù)據(jù)、特性參數(shù)需要進行實時檢測、監(jiān)督管理和自動控制。這是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)必不可少的基本手段。從單臺計算機直接監(jiān)測控制到多級計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)，以及分布式、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的系統(tǒng)，在各種企業(yè)中都有應(yīng)用。計算機監(jiān)控系統(tǒng)，是以監(jiān)測控制計算機為主體，加上檢測裝置、執(zhí)行機構(gòu)，與被監(jiān)測控制的對象(生產(chǎn)過程)共同構(gòu)成的整體。在該系統(tǒng)中，計算機實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的檢測、監(jiān)督和控制功能。(1)采集

16、和處理功能 主要是對生產(chǎn)過程的各種模擬和數(shù)字量進行檢測、采樣和必要的預(yù)處理，并且以一定的形式輸出，如打印報表、顯示屏和電視等。為生產(chǎn)人員提供詳實的數(shù)據(jù)，幫助他們進行分析，以便了解生產(chǎn)情況。(2)監(jiān)督功能 將檢測到的實時數(shù)據(jù)、還有生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過程中發(fā)出的指令和輸入的數(shù)據(jù)進行分析、歸納、整理、計算等二次加工，并分別作為實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)加以儲存。(3)管理功能 利用己有的有效的數(shù)據(jù)、圖像、報表等對工作情況進行分析、故障診斷、險情預(yù)測。并以聲光電的形式對故障和突發(fā)事件報警。(4)控制功能在檢測的基礎(chǔ)上進行信息加工，根據(jù)事先決定的控制策略形成控制輸出，直接作用于生產(chǎn)過程。一般情況下，計算機監(jiān)控系統(tǒng)都

17、是在生產(chǎn)現(xiàn)場或附近進行管理的，這樣便于生產(chǎn)技術(shù)人員及時到達現(xiàn)場指導(dǎo)生產(chǎn)，在發(fā)生故障時能夠盡快解決問題以便恢復(fù)生產(chǎn)。但是如果生產(chǎn)或采集現(xiàn)場地理位置比較偏僻、氣候和其它一些條件比較惡劣時就無法在生產(chǎn)現(xiàn)場或數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場建立計算機監(jiān)控系統(tǒng)，這時就需要建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，另外，對于有許多地理位置分散的分廠或者分部的企業(yè)集團，總公司為了能夠統(tǒng)一和全面管理各個分廠的生產(chǎn)，也需要建立一個計算機遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。目前遠(yuǎn)程監(jiān)控主要有以下幾種方式：短距離長線監(jiān)控；通過市話網(wǎng)；通過Internet網(wǎng)絡(luò)；通過自組網(wǎng)絡(luò)(CDPD網(wǎng))；通過數(shù)傳電臺方式。短距離長線監(jiān)控和通過自組網(wǎng)絡(luò)(CDPD網(wǎng))首先要自行建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，建網(wǎng)初期投

18、資巨大，運營期間自主維護耗費人力物力較大，信號質(zhì)量得以保證，效果好，相對運營費用高；通過市話網(wǎng)和Intemet方式以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)為依托，無需自行建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，但是由于市話網(wǎng)和Internet難以達到工業(yè)現(xiàn)場覆蓋面，接入網(wǎng)絡(luò)受到限制，局限性很大，網(wǎng)絡(luò)運行效果取決于網(wǎng)絡(luò)運營商，線路安全不能得到保證，其通信效果好，信號量大，運營費用相對低廉；數(shù)傳電臺出現(xiàn)較早，應(yīng)用很廣泛，是一種不錯的無線數(shù)傳方式，但是建網(wǎng)初期投資巨大，數(shù)傳電臺的傳輸范圍有限，而且容易受到空間無線信號的干擾，信號不能得到保障，但是數(shù)傳電臺信號傳輸實時性好，運行費用低3。而目前這些監(jiān)控系統(tǒng)無論從成本、可靠性、穩(wěn)定性、使用方便性、還是維護的

19、難易程度等方面都不能最大限度的使人滿意。因此本文把GPRS網(wǎng)絡(luò)引入到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，提出了基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。GPRS是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加一些硬件設(shè)備和軟件升級，形成一個新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實體。它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提高了現(xiàn)有的GSM網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸速率，最高可達170kb/s。GPRS把分組交換技術(shù)引入現(xiàn)有GSM系統(tǒng)，使得移動通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一，具有“極速傳送”、“永遠(yuǎn)在線”、“價格實惠”等特點。GPRS網(wǎng)絡(luò)是目前基于時分多址技術(shù)的移動通信體制中最成熟完善、覆蓋面最廣、功能最強、用戶最多的移動通信網(wǎng)絡(luò)，利用GPRS實現(xiàn)遠(yuǎn)程臟控可靠性高、信號傳播距離遠(yuǎn)、

20、覆蓋面積廣，并且可以節(jié)省建網(wǎng)初期的巨額投資，運營期間無需維護網(wǎng)絡(luò)，運行費用低廉。隨著移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，筆者相信基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的諸多領(lǐng)域，也將成為一個嶄新的研究熱點。1.4 課題的主要內(nèi)容本系統(tǒng)設(shè)計主要分為四個大的模塊，分別是：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺搭建模塊，攝像頭監(jiān)控模塊；GPRS遠(yuǎn)程通訊模塊；WEB服務(wù)器模塊。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺搭建模塊主要是實現(xiàn)交叉編譯工具的安裝，uboot的具體移植，文件系統(tǒng)的制作，內(nèi)核的移植。攝像頭監(jiān)控模塊主要實現(xiàn)攝像頭的驅(qū)動移植，遠(yuǎn)程圖像采集的具體實現(xiàn)，圖像采集流程具體分析。由于本人不直接參與本模塊的詳細(xì)設(shè)計，所以在這里不做過多闡述。

21、GPRS遠(yuǎn)程通訊模塊主要實現(xiàn)遠(yuǎn)程信息的接收與發(fā)送。實現(xiàn)遠(yuǎn)程報警的功能。并通過GPRS上網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控家里情況。WEB服務(wù)器模塊主要為提供遠(yuǎn)程web服務(wù)，用戶可能通過internet或GPRS網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控家里情況。系統(tǒng)設(shè)計初期，本人與項目組成員主要對系統(tǒng)功能需求進行調(diào)研分析，了解最新的功能需求。在項目組的分配下，本人主要負(fù)責(zé)對GPRS驅(qū)動模塊的分析及相關(guān)文檔的整理工作。系統(tǒng)實施期間，本人參與了系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建與設(shè)計，GPRS驅(qū)動模塊的詳細(xì)設(shè)計與具體實現(xiàn)。并擔(dān)任相關(guān)文檔的整理與書寫工作，協(xié)助解決疑難問題。完成相關(guān)工作。系統(tǒng)設(shè)計后期，主要針對系統(tǒng)的測設(shè)與調(diào)試工作。本人主要負(fù)責(zé)對系統(tǒng)整體框架

22、進行測試與分析。并對相關(guān)文檔進行修正和整理。1.5 論文結(jié)構(gòu)第一章：緒論：系統(tǒng)的產(chǎn)生背景，個人工作任務(wù)，以及論文結(jié)構(gòu)。第二章：系統(tǒng)分析及總體方案設(shè)計：功能分析，需求分析及系統(tǒng)設(shè)計總體方案。第三章：開發(fā)環(huán)境搭建及硬件設(shè)計：主要搭建開發(fā)環(huán)境，涉及硬件選型及主要儀器設(shè)備詳細(xì)設(shè)計。第四章：軟件詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)：主要包括攝像頭驅(qū)動的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)，GPRS通訊模塊的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)，web服務(wù)器的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)以及主程序的流程詳細(xì)設(shè)計。第五章：整體功能測試與總結(jié)：對各功能模塊的測試，并作針對性總結(jié)。第2章 系統(tǒng)分析及總體方案本設(shè)計所要實現(xiàn)的目標(biāo)是開發(fā)設(shè)計一種基于GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計需求，利用嵌入式

23、系統(tǒng)、傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)等技術(shù)手段，開發(fā)設(shè)計出一套較為完善的智能遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，并且完成系統(tǒng)軟、硬件方面的設(shè)計工作。系統(tǒng)能夠有效的將監(jiān)控環(huán)境內(nèi)的實時數(shù)據(jù)（如圖像、溫濕度）傳送給監(jiān)控中心，能夠通過智能傳感器對環(huán)境內(nèi)的突發(fā)事件進行準(zhǔn)確的分析和判斷，并且監(jiān)控人員可以通過手機終端主動查詢監(jiān)控環(huán)境的實時狀況，做出人為決策并發(fā)送控制指令。系統(tǒng)擁有較強的實時性、可靠性和安全性，并且有利于降低維護成本4。2.1 系統(tǒng)功能分析遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過傳感器現(xiàn)場采集環(huán)境數(shù)據(jù)，當(dāng)有異常事件發(fā)生時能及時主動告警，并將實時數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控終端，確保用戶及時做出人為決策?，F(xiàn)場需要獲取的環(huán)境信息主要包括：人體紅外探測、溫濕度、光

24、照度、現(xiàn)場圖像等。根據(jù)監(jiān)測要求，系統(tǒng)被安裝在指定環(huán)境內(nèi)，以無人值守的方式工作5。實時數(shù)據(jù)檢測：主控制器定時輪詢傳感器節(jié)點，檢測環(huán)境實時數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、光亮度等參數(shù)狀態(tài)，將信息存儲到主控器中，用于環(huán)境數(shù)據(jù)的記錄，便于后期數(shù)據(jù)處理和分析。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定包括：主控制器輪詢時間、環(huán)境數(shù)據(jù)的存儲空間、用于報警的溫濕度、光照度警告閥值、歷史數(shù)據(jù)查詢時間、需要采集的圖像參數(shù)等。系統(tǒng)自動報警：當(dāng)主控制器檢測到本地監(jiān)控參數(shù)，會對數(shù)據(jù)進行分析，如果監(jiān)控參數(shù)達到報警閾值，主控制器將根據(jù)預(yù)警方案向控制中心發(fā)送報警信息，從而提醒用戶。這種機制可以監(jiān)控環(huán)境內(nèi)的緊急狀況并快速的傳送到監(jiān)控中心。入侵檢測：該功能針對圖像監(jiān)測

25、，當(dāng)監(jiān)控區(qū)域遭到非法入侵后，人體紅外傳感器會觸發(fā)相應(yīng)告警，系統(tǒng)可以根據(jù)人體紅外傳感器進行入侵檢測。實時控制：主控制器正確接收和解析監(jiān)控中心的控制命令，控制前端傳感器模塊進行相應(yīng)操作。如當(dāng)入侵報警觸發(fā)后，系統(tǒng)可以通過終端發(fā)送拍照命令，控制攝像頭進行預(yù)定操作6。2.1.1 功能服務(wù)全局分析系統(tǒng)中主要的進程，包括兩個線程等待控制命令，在代碼中采用輪詢的形式來對線程狀況進行檢測，發(fā)生問題的時候進行相應(yīng)得處理，用戶可通過網(wǎng)絡(luò)訪問本系統(tǒng)并遠(yuǎn)程進行控制操作。調(diào)用了兩個進程分別操作thief進程和fire進程。thief進程和fire進程分別調(diào)用GPRS模塊和攝像頭模塊進行短消息的發(fā)送和圖像的采集并保存圖片。

26、而且調(diào)用FS2410開發(fā)板自帶的，蜂鳴器模塊和LED模塊實現(xiàn)報警和模擬滅火的操作。2.1.2 功能模塊需求分析本項目主要是為了實現(xiàn)利用現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的，并在有人入侵或火災(zāi)火生時能發(fā)及時發(fā)送短消息給用戶，預(yù)警有人入侵或火災(zāi)發(fā)生，用戶接到短消息預(yù)警后，通過現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)通過遠(yuǎn)程登陸web服務(wù)器查看家中情況并作出相應(yīng)處理，比如采集現(xiàn)場照片，及時報警，關(guān)閉蜂鳴器報警，關(guān)閉遠(yuǎn)程監(jiān)控等等?；贕PRS的遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)從功能上分析，主要分為：入侵報警功能模塊，火災(zāi)報警功能模塊，GPRS遠(yuǎn)程接發(fā)消息模塊，攝像頭監(jiān)控模塊，WEB服務(wù)器模塊。2.1.3 硬件平臺功能需求分析對應(yīng)于遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)從

27、功能上的需求，相應(yīng)的硬件需求主要有：紅外探測，溫度傳感器，GPRS遠(yuǎn)程接發(fā)消息模塊，攝像頭模塊，WEB服務(wù)器模塊。各功能模塊所需硬件如表2-1所示：表2-1 硬件功能需求列表系統(tǒng)模塊模塊功能硬件需求入侵報警功能模塊入侵警報紅外探測火災(zāi)報警功能模塊火災(zāi)警報溫度傳感器GPRS遠(yuǎn)程接發(fā)消息模塊接發(fā)短信息GPRS模塊攝像頭監(jiān)控模塊遠(yuǎn)程監(jiān)控攝像頭模塊WEB服務(wù)器模塊為監(jiān)控提供web頁面Web服務(wù)器2.2 性能需求分析由于監(jiān)測系統(tǒng)被安裝在無人值守的環(huán)境中，因此系統(tǒng)應(yīng)該具有操作方便、便于安裝、數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)傳輸快、維護成本低等特點。系統(tǒng)的性能要求主要有以下幾點：（1）實時性當(dāng)監(jiān)測環(huán)境內(nèi)有警情發(fā)生，系統(tǒng)能

28、夠及時采集信息并發(fā)送警告至監(jiān)控終端。（2）準(zhǔn)確性數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵。為了能夠了解監(jiān)測環(huán)境內(nèi)的真實信息，在數(shù)據(jù)采集和傳輸過程中，系統(tǒng)必須保證實時數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（3）可靠性系統(tǒng)能夠保證長時間穩(wěn)定工作，不能出現(xiàn)系統(tǒng)無法響應(yīng)、硬件嚴(yán)重故障等。（4）可擴展性對于監(jiān)控系統(tǒng)來說，可擴展性是一項很重要的性能指標(biāo)。在監(jiān)控活動中，往往監(jiān)控人員需要添加或者更換前端傳感器件，以擴展系統(tǒng)功能。這就要求在系統(tǒng)硬件設(shè)計過程中，需要采用模塊化設(shè)計方法、簡化模塊間接口關(guān)系，便于系統(tǒng)的靈活擴展。2.2.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性(1) 可持續(xù)運行監(jiān)控系統(tǒng)可全天候24小時不間斷的運行，不受到天氣環(huán)境的影響。并能根據(jù)實時指令作相應(yīng)的變

29、化，且具有省電節(jié)能，操作方便簡單，覆蓋范圍廣等的功能。(2) 可擴展升級系統(tǒng)留有相關(guān)擴展接口，可供用戶以后進行比如智能家電控制，PDA手持設(shè)備終端，多媒體設(shè)備，高清視頻機頂盒等多功能擴展和匹配。此系統(tǒng)也提供了供日后生產(chǎn)方設(shè)備升級后所用的接口和相應(yīng)參數(shù)。 2.2.2 支持用戶遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)可支持多用戶遠(yuǎn)程登錄，并支持多用戶操作。2.2.3 警報準(zhǔn)確性高(1) 火警低誤報率火災(zāi)警報子系統(tǒng)要能及時準(zhǔn)確判斷火災(zāi)是否確實發(fā)生，以免產(chǎn)生誤報。(2) 入侵低誤報率入侵警報子系統(tǒng)要能及時準(zhǔn)確判斷是否非法入侵。2.3 系統(tǒng)總體方案選擇對于傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)， 一般來說監(jiān)控人員需要自行建設(shè)有線通信網(wǎng)絡(luò)并且對其進行維護。

30、然而隨著通信技術(shù)與電子信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足社會日益增長的多方面要求，人們需要更便捷，更智能的監(jiān)控方案?，F(xiàn)有的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩種實現(xiàn)方式：一種是監(jiān)控現(xiàn)場只進行數(shù)據(jù)采集工作，然后直接通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將現(xiàn)場信息發(fā)送到遠(yuǎn)程計算機。這種實現(xiàn)方式實際上與傳統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控沒有多大區(qū)別，只是提高了數(shù)據(jù)的傳輸距離，方便監(jiān)控人員遠(yuǎn)程操作；另一種則是將現(xiàn)場監(jiān)控與遠(yuǎn)程監(jiān)控結(jié)合使用。通常采用有線或者無線的方式將監(jiān)控環(huán)境內(nèi)的傳感節(jié)點、監(jiān)控設(shè)備相連，監(jiān)控單元具有獨立的數(shù)據(jù)處理能力，整個系統(tǒng)實現(xiàn)自動化、智能化7?，F(xiàn)在市場上，主流的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通常采用第二種實現(xiàn)方式，具有很廣泛的的應(yīng)用。2.3.1 遠(yuǎn)程

31、安防監(jiān)控方案目前，主流的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)通常采用嵌入式技術(shù)與無線通信技術(shù)相結(jié)合，利用 www 規(guī)范和 TCP/IP 協(xié)議，搭建合理的軟硬件平臺，使得監(jiān)控人員迅速獲取所需要的信息，同時做出人為決策并發(fā)出控制指令。(1) 火災(zāi)監(jiān)控在服務(wù)控制器主機外接火災(zāi)探測模塊，并通過數(shù)據(jù)線傳輸探測數(shù)據(jù)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)需求，可在客戶端打開或者關(guān)閉火災(zāi)探測器。在火災(zāi)探測器打開的情況下，火災(zāi)探測器探測現(xiàn)場火災(zāi)參數(shù)（如溫度），并且將探測參數(shù)實時的向控制主機端報告。 在火災(zāi)探測模塊被用戶使能的狀態(tài)下，服務(wù)器主機接收到火災(zāi)探測器的及時火災(zāi)參數(shù)，在服務(wù)器端進行數(shù)據(jù)判斷，當(dāng)服務(wù)器主機探測到火災(zāi)發(fā)生時，記錄火災(zāi)發(fā)生的時間，此時包含

32、兩種情況：一種是有客戶端連接到服務(wù)器端時，把火災(zāi)參數(shù)（如溫度）及時傳送到已經(jīng)登錄的客戶端，客戶端在接收到火災(zāi)參數(shù)的同時把參數(shù)信息通過界面?zhèn)鬟_給用戶，并且打開紅色警報通知，服務(wù)器端進行火災(zāi)響鈴報警操作，同時，按照用戶制定報警方式組成火災(zāi)報警信息，通過發(fā)送短信或響鈴的方式及時地向用戶發(fā)出火災(zāi)警報8；另一種情況在沒有客戶端登錄的狀態(tài)下，服務(wù)器端會自動進行以上操作，但不會進行數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸至客戶端。 在一般情況下，用戶可在通過客戶端界面查看現(xiàn)場溫度。同時自動報警鈴響后，用戶可在服務(wù)端和客戶端中一個進行關(guān)閉操作。（2）防盜監(jiān)控在服務(wù)器控制端，可根據(jù)用戶系統(tǒng)需求外接安裝紅外探測器。系統(tǒng)通過對住宅各個重要入

33、口實施紅外探測。當(dāng)有非法入侵時，紅外探測器會產(chǎn)生一個低電平，通過數(shù)據(jù)傳輸線傳輸?shù)娇刂破鳎刂破鬟M行識別，然后作出相應(yīng)的操作。防盜系統(tǒng)模塊在被用戶使能的情況下，當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)過探測確認(rèn)有非法入侵者時，按照用戶制定的警報方式進行非法入侵警報。（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過攝像頭實時監(jiān)控住宅環(huán)境狀況，用戶通過終端控制攝像頭的開/關(guān)查看住宅環(huán)境情況。用戶可通過設(shè)置菜單啟動和停止視頻監(jiān)控,在圖形界面實時了解住宅情況。當(dāng)有火災(zāi),非法入侵時,服務(wù)端實時抓拍現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù),存放在服務(wù)端.并根據(jù)是否有客戶端連上將視頻數(shù)據(jù)發(fā)到客戶端顯示9。服務(wù)器端在收到客戶端視頻顯示操作后，將監(jiān)控數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到已登錄客戶端，用戶可通過界面查

34、看監(jiān)控現(xiàn)場環(huán)境。（4）功能制定與遠(yuǎn)程監(jiān)控用戶通過控制主機終端，制定自己的火警、防盜和視頻采集功能。用戶通過網(wǎng)絡(luò)連接，在客戶端遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)，進行火警、防盜和視頻監(jiān)控的相關(guān)操作。根據(jù)自身環(huán)境需求設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。所有設(shè)置參數(shù)以及監(jiān)控數(shù)據(jù)通過指定網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的交互、傳輸。2.3.2 無線傳輸方案無線監(jiān)控系統(tǒng)具有多種靈活的組網(wǎng)方式，既可以通過現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)絡(luò)，如GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，Bluetooth、3G移動網(wǎng)絡(luò)等，亦可以通過專門的無線局域網(wǎng)來實現(xiàn) 。在無線方案的選取過程中，需要充分考慮系統(tǒng)的性能需求以及開發(fā)成本?，F(xiàn)有的無線傳輸方式主要有以下幾種：（1）無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)組網(wǎng)方便，配置靈活，但是一般

35、只適合局域范圍內(nèi)的環(huán)境監(jiān)控，由于其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限，并不適合本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控要求。（2）GSM 無線傳輸GSM 是早期最主要的 2G 標(biāo)準(zhǔn)，它能夠在低服務(wù)成本、低終端成本條件下提供較高的通信質(zhì)量。但就其業(yè)務(wù)能力而言，由于 GSM 短消息采用半雙工通信方式，不能同時雙向收發(fā)數(shù)據(jù)，具有較高延時。而且它不支持移動多媒體服務(wù)，所以并不適用本系統(tǒng)。（3）3G 無線傳輸現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡(luò)有WCDMA、 CDMA2000和TD-SCDMA。3G網(wǎng)絡(luò)在通信速度和通信質(zhì)量上有很大的優(yōu)勢，但是它也有自身的一些缺陷。從網(wǎng)絡(luò)覆蓋率上來說，3G網(wǎng)絡(luò)目前不如2G網(wǎng)絡(luò)。且它的通信成本較高，市場上流行的3G無線通信模塊價格比普通

36、的2G模塊要高出很多10。（4）GPRS 無線傳輸GPRS 在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上引入了分組交換技術(shù)， 使得數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和移動通信合二為一，具有傳輸速率快、網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高、永遠(yuǎn)在線等特點。 GPRS 無線模塊在短彩信應(yīng)用方面具有很大的優(yōu)勢，短信具有隨時在線、價格便宜、無需撥號以及廣泛的覆蓋范圍等諸多特點，特別適合于遠(yuǎn)程遙感遙控、遠(yuǎn)程維護等應(yīng)用領(lǐng)域。 GPRS 無線遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)大多利用嵌入式單片機和智能傳感器組成數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，通過 GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線傳輸，即在現(xiàn)有的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中添加一個支持無線數(shù)據(jù)通信的 GPRS 模塊11。充分考慮模塊實現(xiàn)的功能以及產(chǎn)品價格，系統(tǒng)最

37、終本系統(tǒng)采用GPRS無線傳輸方案。第3章 開發(fā)環(huán)境搭建及硬件設(shè)計遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)是一套嵌入式系統(tǒng)，具有圖像采集、圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸、命令信號智能識別等主要功能。通過中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)，使得無論監(jiān)控者身處何地，都可以查看到安裝了本系統(tǒng)的監(jiān)控現(xiàn)場的實時現(xiàn)場圖像，這樣對于無人職守的監(jiān)控現(xiàn)場提供非常便捷的監(jiān)控方式12。3.1 嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)（Embedded system），是一種“完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計的專用計算機系統(tǒng)”，根據(jù)英國電氣工程師協(xié)會（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定義，嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機

38、器或用于工廠運作的設(shè)備。與個人計算機這樣的通用計算機系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特定要求的預(yù)先定義的任務(wù)。由于嵌入式系統(tǒng)只針對一項特殊的任務(wù)，設(shè)計人員能夠?qū)λM行優(yōu)化，減小尺寸降低成本。嵌入式系統(tǒng)通常進行大量生產(chǎn)，所以單個的成本節(jié)約，能夠隨著產(chǎn)量進行成百上千的放大。嵌入式系統(tǒng)是用來控制或者監(jiān)視機器、裝置、工廠等大規(guī)模設(shè)備的系統(tǒng)。國內(nèi)普遍認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、微波

39、爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個程序?qū)崿F(xiàn)整個控制邏輯13。嵌入式系統(tǒng)的核心是由一個或幾個預(yù)先編程好以用來執(zhí)行少數(shù)幾項任務(wù)的微處理器或者單片機組成。與通用計算機能夠運行用戶選擇的軟件不同，嵌入式系統(tǒng)上的軟件通常是暫時不變的；所以經(jīng)常稱為“固件”。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式處理器一般具備以下4個特點：(1) 對實時多任務(wù)有很強的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部的代碼和實時操作系統(tǒng)的執(zhí)行時間減少到最低限度。(2) 具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件

40、模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設(shè)計強大的存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷。(3) 可擴展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。(4) 嵌入式微處理器必須功耗很低,尤其是用于便攜式的無線計算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至W 級。3.2 Linux 操作系統(tǒng)簡介Linux操作系統(tǒng)是可以運行在許多不同類型的計算機上的一種操作系統(tǒng)的“內(nèi)核”。在所有操作系統(tǒng)中，Linux是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的。它是提供命令行或者程序與計算機硬件之間接口的軟件的核心部分。Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核管理以下事情：比如內(nèi)存采用什么方法以及在什么時候打開或者

41、關(guān)閉文件、哪一個進程或者程序可以獲得計算機的中央處理單元（CPU）等等。大多數(shù) Linux 系統(tǒng)運行在 PC 平臺上，但 Linux 也可以作為嵌入式系統(tǒng)的可靠主力。Linux 流行的“back-to-basics”方法使得它的安裝和管理比UNIX 更加簡單靈活，這對于那些 UNIX 專家們來說又是一個優(yōu)點，他們已經(jīng)因為 Linux 中有許多命令和編程接口同傳統(tǒng)的 UNIX 一樣而賞識它了。典型的壓縮Linux 系統(tǒng)經(jīng)過打包，在擁有硬盤和大容量內(nèi)存的 PC 機上運行，嵌入式系統(tǒng)可不要這么高的配置。一個功能完備的 Linux 內(nèi)核要求大約 1 MB 內(nèi)存。而 Linux 微內(nèi)核只占用其中很小一部

42、分內(nèi)存，包括虛擬內(nèi)存和所有核心的操作系統(tǒng)功能在內(nèi)，只需占用 Pentium CPU 系統(tǒng)的 100 K 內(nèi)存。只要有 500 K 的內(nèi)存，一個有網(wǎng)絡(luò)棧和基本實用程序的完全的 Linux 系統(tǒng)就可以在一臺 8 位總線（SX）的 Intel 386 微處理器上運行的很好了。由于內(nèi)存要求常常是需要的應(yīng)用所決定的，比如 Web 服務(wù)器或者 SNMP 代理，Linux 系統(tǒng)甚至可以僅使用 256 KB ROM 和 512 KB RAM 進行工作。因此它是一個瞄準(zhǔn)嵌入式市場的輕量級操作系統(tǒng)14。與傳統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)相比（RTOS），采用象嵌入式 Linux 這樣的開放源碼的操作系統(tǒng)的另外一個好處是 Lin

43、ux 開發(fā)團體看來會比 RTOS 的供應(yīng)商更快地支持新的 IP 協(xié)議和其它協(xié)議。例如，用于Linux 的設(shè)備驅(qū)動程序要比用于商業(yè)操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序多，如網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）驅(qū)動程序以及并口和串口驅(qū)動程序。核心 Linux 操作系統(tǒng)本身的微內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單。網(wǎng)絡(luò)和文件系統(tǒng)以模塊形式置于微內(nèi)核的上層。驅(qū)動程序和其它部件可在運行時作為可加載模塊編譯到或者是添加到內(nèi)核。這為構(gòu)造定制的可嵌入系統(tǒng)提供了高度模塊化的構(gòu)件方法。而在典型情況下該系統(tǒng)需結(jié)合定制的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序以提供附加功能。嵌入式系統(tǒng)也常常要求通用的功能，為了避免重復(fù)勞動，這些功能的實現(xiàn)運用了許多現(xiàn)成的程序和驅(qū)動程序，它們可以用于公

44、共外設(shè)和應(yīng)用。Linux 可以在外設(shè)范圍廣泛的多數(shù)微處理器上運行，并早已經(jīng)有了現(xiàn)成的應(yīng)用庫15。Linux 正在嵌入式開發(fā)領(lǐng)域穩(wěn)步發(fā)展。因為Linux 使用GPL，所以任何對將Linux 定制于PDA、掌上機或者可佩帶設(shè)備感興趣的人都可以從因特網(wǎng)免費下載其內(nèi)核和應(yīng)用程序，進行移植或開發(fā)。許多Linux 改良品種迎合了嵌入式實時市場。它們包括RTLinux（實時Linux）、 uclinux（用于非MMU 設(shè)備的Linux）、Montavista Linux（用于ARM、MIPS、PPC 的Linux 分發(fā)版）、ARM-Linux（ARM 上的Linux）和其它Linux 系統(tǒng)。3.3 開發(fā)平臺

45、搭建3.3.1 ARM 處理器選型ARM 微處理器目前包括下面ARM7,ARM9,ARM9E,ARM10E,SecurCore, Xscale, StrongARM 等幾個系列. 鑒于當(dāng)前電子市場上的情況,在此我主要討論一下ARM7 與ARM9 這兩種主流處理器的特點及應(yīng)用領(lǐng)域。ARM7 微處理器系列:ARM7 系列微處理器為低功耗的32 位RISC 處理器，最適合用于對價位和功耗要求較高的消費類應(yīng)用。ARM7 微處理器系列具有如下特點：(1) 具有嵌入式ICERT 邏輯，調(diào)試開發(fā)方便。(2) 極低的功耗，適合對功耗要求較高的應(yīng)用，如便攜式產(chǎn)品。(3) 能夠提供0.9MIPS/MHz 的三級流

46、水線結(jié)構(gòu)。(4) 代碼密度高并兼容16 位的Thumb 指令集。(5) 對操作系統(tǒng)的支持廣泛，包括Windows CE、Linux、Palm OS 等。(6) 指令系統(tǒng)與ARM9、ARM9E 和ARM10E 系列兼容，便于用戶升級換代。(7) 主頻最高可達130MIPS，高速的運算能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。ARM7 系列微處理器的主要應(yīng)用領(lǐng)域為：工業(yè)控制、Internet 設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動電話等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。ARM7 系列微處理器包括如下幾種類型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI 是目前使用最廣泛的3

47、2 位嵌入式RISC 處理器，屬低端ARM 處理器核。ARM9 系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。 主要應(yīng)用于無線設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機頂盒、高端打印機、數(shù)字照相機和數(shù)字?jǐn)z像機等。ARM9 系列微處理器包含ARM920T、ARM922T 和ARM940T 三種類型.由此可見, ARM9 對于Linux 操作系統(tǒng)的支持性明顯強于ARM7。 因此, 本系統(tǒng)采用的核心微處理器是SAMSUNG S3C2410 (以ARM920T 為內(nèi)核)。3.3.2 GSM/GPRS通訊模塊選型目前市面上出現(xiàn)的主流GPRS/GSM 模塊主要有以下幾種:(1) BenQ 公司的M20/M22(A

48、)/M32(A) 模塊；(2) SIEMENS 公司的TC35i/MC35 模塊；(3) Sony Ericsson 公司的GR47/GR48 模塊；考慮到市場的普及度與可靠性的要求, 我們選擇SIEMENS 公司的通訊MC35模塊。下面詳細(xì)的介紹一下SIEMENS 公司 MS35模塊。MS35 是SIEMENS 公司生產(chǎn)的GPRS 調(diào)制解調(diào)器，它提供RS232 數(shù)據(jù)口，用AT 指令進行控制。MS35 的主要特征如下：(1) 支持語音、數(shù)據(jù)傳輸、短消息、傳真業(yè)務(wù)；(2) 三種語音編碼方式(FR/EFR/HR)；(3) 四種數(shù)據(jù)傳輸模式CS-1、CS-2、CS-3、CS-4 下行速率最大為85.

49、6Kbit/s，上傳速率最大為21.4Kbit/s；(5) 提供RS232 全雙工數(shù)據(jù)口； (6) 使用AT指令進行控制；鑒于設(shè)計成本與功能上的要求，本系統(tǒng)采用SIEMENS M35 無線模塊。3.4 主要儀器設(shè)備設(shè)計概述（1）SAMSUNG fs2410 ARM9開發(fā)板（2）SIEMENS M35 GPRS模塊（3）SIM卡（4）PC機一臺（4）中星微攝像頭一個3.4.1 FS2410開發(fā)板簡介（1）中央處理器：CPU:三星S3C2410，主頻203MHz；（2）外部存儲器：內(nèi)存：64M 字節(jié)；NOR Flash：2M 字節(jié)（SST39VF160或SST39VF1601）；NAND Flas

50、h：64M 字節(jié)（K9F1208，用戶可自己更換為16M、32M 或128M NandFlash）；（3）串口：兩個五線異步串行口，波特率高達115200bps；（4）網(wǎng)絡(luò)接口：一個10M 網(wǎng)口，采用CS8900Q3，帶聯(lián)接和傳輸指示燈；（5）USB接口：二個USB1.1 HOST接口；一個USB1.1 Device接口；（6）紅外通訊口：一個IRDA紅外線數(shù)據(jù)通訊口；（7）LCD和觸摸屏接口：板上集成了4線電阻式觸摸屏接口的相關(guān)電路；（8）時鐘源：內(nèi)部實時時鐘（帶有后備鋰電池）；（9）復(fù)位電路：一個復(fù)位按鍵，并采用專用復(fù)位芯片進行復(fù)位，穩(wěn)定可靠；（10）調(diào)試及下載接口：一個20芯MultiI

51、CE標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口，支持SDT2.51,ADS1.2等調(diào)試；（11）電源接口：12V電源供電，帶電源開關(guān)和指示燈；（12）其他：十六個小按鍵，四個高亮LED；一個蜂鳴器（帶使能控制的短路塊）；一個可調(diào)電阻接到ADC引腳上用來驗證模數(shù)轉(zhuǎn)換；一個50芯2毫米間距雙排標(biāo)準(zhǔn)連接器用作擴展口，引出了地址線、數(shù)據(jù)線、讀寫、片選、中斷、IO口、ADC、5V和3.3V電源、等用戶擴展可能用到信號；FS2410開發(fā)板實物圖如圖3-1所示：圖3-1 FS2410實物圖3.4.2 三星S3C2410X詳細(xì)概述S3C2410X是韓國三星公司推出的16/32位RISC微控制器，其CPU采用的是ARM920T內(nèi)核，加上

52、豐富的片內(nèi)外設(shè)，為手持設(shè)備和其它應(yīng)用，提供了低價格、低功耗、高性能微控制器的解決方案。S3C2410A采用了ARM920T內(nèi)核， 0.18um工藝的CMOS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲單元。它的低功耗、精簡和出色的全靜態(tài)設(shè)計特別適用于對成本和功耗敏感的應(yīng)用。同樣它還采用了一種叫做Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA)新型總線結(jié)構(gòu)。S3C2410的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示：圖3-2 S3C2410內(nèi)部結(jié)構(gòu)S3C2410的顯著特性是它的CPU核心， 是一個由Advanced RISC Machines(ARM)有限公司設(shè)計的16/32位ARM920T R

53、ISC處理器。ARM920T核由ARM9TDMI、存儲管理單元（MMU）和高速緩存三部分組成。其中，MMU可以管理虛擬內(nèi)存。ARM920T實現(xiàn)了MMU，AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)具有獨立的16KB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，每個都是由8字長的行構(gòu)成。ARM920T有兩個內(nèi)部協(xié)處理器：CP14和CP15。CP14用于調(diào)試控制，CP15用于存儲系統(tǒng)控制以及測試控制。3.4.3 攝像頭傳感器攝像頭模塊主要用于采集視頻信息，上傳到視頻流服務(wù)器，用戶通過訪問WEB來實時監(jiān)控現(xiàn)場的實際情況。圖3-3 攝像頭模塊鏈接由上面的電路圖可以看出，我們所采用的攝像頭為標(biāo)準(zhǔn)

54、攝像頭接口，其中所采用的GPIO口分別為：GPG2_5對應(yīng)SCL，GPG2_6對應(yīng)SDA。3.4.4 溫濕度傳感器DHT11（1）DHT11簡介DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系

55、數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便。(2) DHT11工作原理通信方式：DATA 用于微處理器與DHT11之間的通訊,采用單總數(shù)據(jù)格式。 操作流程：一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。 數(shù)據(jù)格式: 8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和。通信過程：用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù)

56、,并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。從模式下, DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號, DHT11不會主動進行溫濕度采集，采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。(3) DHT11溫濕度傳感器連接圖圖3-4 DHT11連接圖3.4.5 光照傳感器ISL29003ISL29003是一種集成光傳感器，內(nèi)置的整合型ADC和標(biāo)準(zhǔn)IIC接口，該設(shè)備能夠采集周圍光照強度lux轉(zhuǎn)化為數(shù)字量通過IIC輸出采集信息，傳感器光照強度可從1lux調(diào)節(jié)到100,000lux的光照強度，ADC具有高達15-bit有效分解.該傳感器被金屬覆蓋，以減少光電二極管在光照較弱的環(huán)境下輸出讀數(shù)的

57、效果，可顯示低光度lux的功能。圖3-5 ISL29003連接圖3.5 系統(tǒng)設(shè)計方案總體框架3.5.1 系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)以ARM9 處理器S3C2410 為MCU，作為控制器，負(fù)責(zé)和GPRS 通信模塊、安防模塊進行通訊以及控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理。硬件設(shè)計主要有：紅外探測，溫度傳感器，GPRS遠(yuǎn)程接發(fā)消息模塊，攝像頭模塊，WEB服務(wù)器模塊。GPRS 模塊采用工業(yè)級的SIEMENS MC35i，實現(xiàn)短消息（SMS）收發(fā)，兼容AT 指令。火災(zāi)警報模塊實現(xiàn)對家居倉儲等溫濕度的監(jiān)測報警以及自動處理，由熱敏半導(dǎo)體傳感器、電源電路、傳感器電路、溫控振蕩器電路及報警電路等組成。入侵警報模塊通過紅外探測及攝像頭捕獲實現(xiàn)監(jiān)測家居是否有人入侵和對家居信息進行圖像采集，由US