【摘要】本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了以ARM9為核心的嵌入式系統(tǒng)家庭安防功能,搭載MC35I無線通信模塊,紅外傳感器模塊,CMOS攝像頭OV9650模塊,構(gòu)成完整的硬件電路。建立了以WINCE為應(yīng)用平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境,通過測試,實(shí)現(xiàn)了圖像信息的發(fā)送和接收功能。
【關(guān)鍵詞】嵌入式;圖像采集;GPRS
Abstract:This design ARM9 core embedded systems,equipped with wireless communication module SIM900,infrared sensor module,CMOS OV9650 camera module,a complete hardware circuit.Established a WINCE platform for the application and development environment for embedded systems,completed the image acquisition procedures for the preparation,MMS sending and receiving tests.
Keywords:Embedded;Image Acquisition;GPRS
1.引言
家庭安防是困擾人們很久的問題,目前“智能家居”的崛起可以說不光解決了這一問題,而且提高了人們的生活質(zhì)量。但是它的高額費(fèi)用是大多數(shù)人所負(fù)擔(dān)不起的,本文提出了一款簡單、低廉的專一家庭安防系統(tǒng)來滿足廣大消費(fèi)者的需求。
2.系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖1所示,硬件電路由嵌入式核心電路板和外圍設(shè)備構(gòu)成。核心板處理器為三星S3C2440,運(yùn)行主頻率400MHz,存儲(chǔ)單元由8M×16Bit K9F2808UOC NAND FLASH和4M×16 Bit HY57V641620HG SDRAM存儲(chǔ)芯片構(gòu)成。外圍設(shè)備由遮光式光電傳感器、圖像撲捉攝像模塊及GPRS(通用無線分組業(yè)務(wù))模塊組成。
3.各模塊功能
3.1 遮光式光電傳感器及圖像采集
如圖2所示,光電傳感器由發(fā)光器和接收器組成,發(fā)光器發(fā)射出的紅外光對準(zhǔn)接收器,當(dāng)有目標(biāo)把光線擋住時(shí),接收器的輸出發(fā)生變化,產(chǎn)生上升沿觸發(fā)信號輸出。該信號直接傳送到攝像頭,啟動(dòng)圖像采集,經(jīng)USB口送入嵌入式處理器。遮光式光電傳感器具有效率高,檢測范圍廣等特性[1]。
3.2 嵌入式處理器模塊
處理器S3C2440完成系統(tǒng)初始化后,當(dāng)居室內(nèi)發(fā)生異常收到拍照的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)后,壓縮成MMS支持的JPEG格式圖像數(shù)據(jù)流,進(jìn)行MMS封裝,通過彩信通道傳送[2]。ARM處理器通過AT指令將封裝好的圖像數(shù)據(jù)發(fā)到GPRS模塊,同時(shí)啟動(dòng)室內(nèi)報(bào)警蜂鳴器。
3.3 GPRS通信模塊
選用Siemens公司生產(chǎn)的MC35i型GPRS模塊,它具有體積小、重量輕及功耗低等多種特點(diǎn),且穩(wěn)定性和性價(jià)比相對較高。MC35i模塊具有GPRS,USSD和CSD三種數(shù)據(jù)傳輸方式,并且支持語音、SMS及FAX等功能,其理論傳輸速率高達(dá)171.2kb/s,且具有通信傳輸時(shí)延較小的特點(diǎn)[2]。GPRS模塊將圖像數(shù)據(jù)經(jīng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到指定用戶,實(shí)現(xiàn)家居安防的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
4.系統(tǒng)工作流程
圖3為系統(tǒng)工作流程,當(dāng)戶主外出時(shí)開啟電源,開機(jī)后,初始化系統(tǒng),包括硬件初始化,存儲(chǔ)器初始化,映射建立等[3]。初始化完成后系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài),當(dāng)竊賊人進(jìn)入紅外遮光傳感器的監(jiān)控范圍時(shí),光線被切斷產(chǎn)生上升沿觸發(fā)信號,啟動(dòng)攝像頭模塊拍照,ARM處理器完成相應(yīng)處理后,經(jīng)GPRS模塊及互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。
5.系統(tǒng)功能的調(diào)試與實(shí)現(xiàn)
5.1 GPRS參數(shù)設(shè)置
GPRS模塊要上網(wǎng)進(jìn)行操作,必須先對一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置[4]。
①通信波特率的設(shè)置:AT+IPR=
②接入網(wǎng)關(guān)(移動(dòng)夢網(wǎng))的設(shè)置:AT+CGDCONT =I,“P\",“CMNET/CMWAP”。
③移動(dòng)終端類別(B類)的設(shè)置:AT+CGCLASS =“B”。
④測試GPRS服務(wù)是否開通:AT+CGACT=I,若為命令l,則GPRS功能被激活,如果返回OK,表明GPRS連接成功;反之,返回ERROR。
在接入網(wǎng)關(guān)時(shí),應(yīng)該注意用戶所使用卡的類別,進(jìn)行不同的設(shè)置。因?yàn)槿蛲ㄊ褂谩癈MNET’’功能,而動(dòng)感地帶卡使用“CMWAP”。
5.2 AI指令
GPRS模塊用的西門子公司的MC35i,采用AT指令來控制GPRS模塊上網(wǎng)。GPRS模塊要進(jìn)行撥號連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)上,需要用以下兩條指令[5]:
①AT+CGDCONT=l,“IP”,“CMWAP”,用于設(shè)置GPRS模塊接入移動(dòng)WAP網(wǎng)關(guān)。
②ADT*99***1#,表示服務(wù)碼99建立一個(gè)連接,其中“l(fā)”表示PDP上下文的一個(gè)數(shù)字編號。
利用ATD指令,撥號成功后即返回“CONN-ECT”,至此就完成了GPRS模塊撥號連接到移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)上的WAP網(wǎng)關(guān)。
6.小結(jié)
本系統(tǒng)采用嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),具有體積小、低功耗,安裝簡單,操作方便等特點(diǎn)。當(dāng)室內(nèi)有人居住正?;顒?dòng)時(shí),關(guān)閉系統(tǒng)開關(guān),系統(tǒng)不工作;當(dāng)主人外出室內(nèi)無人時(shí),打開系統(tǒng)開關(guān),進(jìn)行實(shí)時(shí)居室監(jiān)控,一旦發(fā)生異常,立即啟動(dòng)遠(yuǎn)程報(bào)警,向主人發(fā)出報(bào)警信息,同時(shí)觸發(fā)室內(nèi)報(bào)警蜂鳴器,在震懾竊賊的同時(shí),使主人及時(shí)進(jìn)行異常事件處理,確保了居室的財(cái)產(chǎn)安全,使損失減少到最小。
參考文獻(xiàn)
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[3]劉曉彤.嵌入式智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]北京交通大學(xué),2009.
[4]許樹峰.AT指令用戶手冊[EB/OL].20120806.V1.0.
[5]佚名.GPRS業(yè)務(wù)[J].移動(dòng)通信.20020625.
基金項(xiàng)目:內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院本科生科研創(chuàng)新(項(xiàng)目編號:20120501)。
作者簡介:
張文霞,女,內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院講師,研究方向:模式識別與圖像處理。
王安琪,女,現(xiàn)就讀于內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院。
王文靜,女,現(xiàn)就讀于內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院。
青林,男,現(xiàn)就讀于內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院。
楊曉清,女,現(xiàn)就讀于內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院。
王耀,男,現(xiàn)就讀于內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院。