ARM單片機在汽車智能防盜系統(tǒng)中的應用研究

西北民族大學 王 猛 林競連 丁 科 陳后全 金 梅

隨著私家車的數(shù)量增多，同時也帶來了許多安全隱患，汽車被盜的數(shù)量也在上升，給人們經(jīng)濟帶來了一定的損失，因此設計汽車防盜系統(tǒng)必不可少。本文圍繞如何有效的防盜進行了研究，主要介紹了基于ARM單片機和相應的模塊；ARM單片機為主控芯片，人體紅外和振動傳感器模塊作為汽車防盜監(jiān)測，將傳感器數(shù)據(jù)傳到單片機，單片機做出響應，將數(shù)據(jù)通過GSM/GPRS通信模塊發(fā)送給用戶，實現(xiàn)實時監(jiān)控。這款汽車智能防盜系統(tǒng)非常適合現(xiàn)今智能、便捷的社會，也提高了防盜系統(tǒng)的安全性。

近年來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車成為了人們重要的交通工具，但與此同時帶來的安全問題也增多，相應的防盜系統(tǒng)應運而生，但普通的防盜系統(tǒng)存在很多漏洞，如距離短、信號差、不能實時監(jiān)控等。本文主要以ARM單片機防盜系統(tǒng)為出發(fā)點，論述該防盜系統(tǒng)與一般防盜系統(tǒng)的區(qū)別，介紹了該技術的最新發(fā)展與趨勢，對防盜系統(tǒng)也進行了升級。該系統(tǒng)采用GSM/GPRS組成的無線通信網(wǎng)絡，解決了以往的汽車報警系統(tǒng)報警范圍的限制和汽車被盜后車主無法收到相應的信息等問題，而針對這些問題該系統(tǒng)都能及時的做出反應，一旦有情況就立即將數(shù)據(jù)上傳給用戶。

1 設計理念

由于社會發(fā)展迅速，許多家庭擁有了自己的私家車，汽車的數(shù)量大幅增多；另一方面，我國汽車防盜安全性相對低，以往的汽車防盜報警系統(tǒng)由于技術的限制多多少少存在一些漏洞；隨著犯罪分子手段的提高，很多被盜的車輛無法追回，導致財產(chǎn)損失，為了防止這些問題的出現(xiàn)，汽車防盜系統(tǒng)應運而生。本文主要是介紹了基于ARM單片機和GSM/GPRS等技術和控制相應的模塊實現(xiàn)實時監(jiān)測和保護汽車的安全。

2 ARM結(jié)構(gòu)

ARM芯片具有低功耗、集成度高和體積小等特點，在很多領域有著很重要的地位，得到了廣泛的應用。ARM的架構(gòu)非常適合單片機、嵌入式，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)領域。

ARM是哈佛體系結(jié)構(gòu)模型（如圖1）。

圖1 哈佛結(jié)構(gòu)模型圖

圖2 Cortex-M3內(nèi)核框圖

圖3 硬件設計圖

3 硬件設計

3.1 ARM單片機

圖4 ARM單片機智能防盜系統(tǒng)流程圖

本文使用的是基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的單片機（如圖2），Cortex-M3是一個32位的單片機。其內(nèi)部的數(shù)據(jù)路徑、寄存器和存儲器接口是32位的，Cortex-M3使用的是哈佛結(jié)構(gòu)，有獨立的指令總線與數(shù)據(jù)總線，可以使取值和數(shù)據(jù)訪問互不占用，從而提升了運行的性能。

3.2 ESP8266無線模塊

ESP8266無線模塊是一款功耗低、性能好、成本較低的無線設備，它可以應用于TCP/IP和微控制器；該芯片有三種模式，分別是：station模式、AP模式和混合模式，通過常用的AT指令進行控制，支持AP透傳模式。

3.3 OV2640攝像頭

OV2640攝像頭可以輸出最大為200WPPI的圖像，支持VGA時序輸出的圖像數(shù)據(jù)，最重要的是輸出的圖像數(shù)據(jù)格式支持JPEG格式，該格式是將采集到的圖像進行壓縮得到的，JEPG格式不僅占用內(nèi)存少，而且方便傳輸。該模塊還可以將采集得到的圖像進行補償，該模塊擁有高分辨率的像素采集，可以更好的采集圖像，便于觀察。

3.4 GSM/GPRS模塊

GSM/GPRS模塊具備短信發(fā)送、語音通話和發(fā)送地理位置、GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。通過該模塊，可以實現(xiàn)給用戶發(fā)送短信，達到向用戶傳達指令（如圖3）。

4 總體設計流程

本設計在實施過程中采用邊設計開發(fā)、邊進行調(diào)試的開發(fā)模式，在開發(fā)調(diào)試過程中撰寫相應的設計報告。即設計、開發(fā)、調(diào)試、撰寫設計報告同步進行。

具體工作方案如下：了解項目所涉及的GPRS技術、監(jiān)控技術、GSM通信技術等各種技術及其原理，閱讀相關資料文獻等，對項目開展過程中所涉及到的技術有初步的了解，設計相應的流程圖（如圖4）。

自頂而下，完成各模塊的設計，細分模塊的功能，開始各模塊硬件電路的搭建和硬件功能的實現(xiàn)。在硬件搭建過程中，分模塊對系統(tǒng)進行軟件設計，確保各模塊軟硬件能很好的結(jié)合。

5 項目特色

5.1 新穎性（獨特性、先進性）

（1）獨特性。在現(xiàn)在的生活中，大多數(shù)家庭都會有一輛汽車，但是卻沒有一個通用的防盜系統(tǒng)，現(xiàn)在每個人基本上都有一部手機，在這樣的條件下，用戶只需要安裝相應的設備和APP就能了解自己車的狀況。

（2）先進性。我國現(xiàn)在的汽車防盜系統(tǒng)存在報警范圍狹窄和汽車被盜后車主無法接收到報警信號的情況，該系統(tǒng)就是要做到信號增強，只要能收到短信的地方就能實現(xiàn)定位。

5.2 隱蔽性與寂靜性

本防盜識別系統(tǒng)是基于ARM單片機進行改進，是一種創(chuàng)新型的實驗設計。在現(xiàn)今全球的防盜系統(tǒng)上，本項目的最大優(yōu)勢就是功耗低與實時性。改進過的防盜系統(tǒng)是本項目的雛形，在此基礎上，本項目要達到的指標是：融于環(huán)境，寂靜無聲，能夠做到悄無聲息的實時防盜。