本文設(shè)計與實現(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)用平臺的嵌入式系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境，通過測試，實現(xiàn)了圖像信息的發(fā)送和接收功能。

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


圖1 硬件結(jié)構(gòu)

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，存儲單元由8M×16Bit K9F2808UOC NAND FLASH和4M×16Bit HY57V641620HG SDRAM存儲芯片構(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，接收器的輸出發(fā)生變化，產(chǎn)生上升沿觸發(fā)信號輸出。


圖2 光電傳感器原理

該信號直接傳送到攝像頭，啟動圖像采集，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。

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，同時啟動室內(nèi)報警蜂鳴器。

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，且穩(wěn)定性和性價比相對較高。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，且具有通信傳輸時延較小的特點。GPRS模塊將圖像數(shù)據(jù)經(jīng)移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到指定用戶，實現(xiàn)家居安防的實時監(jiān)控。

4.系統(tǒng)工作流程

圖3為系統(tǒng)工作流程，當(dāng)戶主外出時開啟電源，開機(jī)后，初始化系統(tǒng)，包括硬件初始化，存儲器初始化，映射建立等。


圖3 系統(tǒng)工作流程

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，光線被切斷產(chǎn)生上升沿觸發(fā)信號，啟動攝像頭模塊拍照，ARM處理器完成相應(yīng)處理后，經(jīng)GPRS模塊及互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。

5.系統(tǒng)功能的調(diào)試與實現(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。

①通信波特率的設(shè)置：AT+IPR=，設(shè)置MC35i的固定波特率。若rate為0，表示使用自動波特率，在MC35i關(guān)閉后，設(shè)置的值不起作用，MC35i默認(rèn)波特率為57600bps.對于GPRS，可設(shè)置為115200bps或者230400bps.

②接入網(wǎng)關(guān)（移動夢網(wǎng)）的設(shè)置：AT+CGDCONT=I，“P”，“CMNET/CMWAP”。

③移動終端類別（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，應(yīng)該注意用戶所使用卡的類別，進(jìn)行不同的設(shè)置。因為全球通卡使用“CMNET'‘功能，而動感地帶卡使用”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：

①AT+CGDCONT=l，“IP”，“CMWAP”，用于設(shè)置GPRS模塊接入移動WAP網(wǎng)關(guān)。

②ADT*99***1#，表示服務(wù)碼99建立一個連接，其中“l”表示PDP上下文的一個數(shù)字編號。

利用ATD指令，撥號成功后即返回“CONNECT”，至此就完成了GPRS模塊撥號連接到移動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，具有體積小、低功耗，安裝簡單，操作方便等特點。當(dāng)室內(nèi)有人居住正?；顒訒r，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，打開系統(tǒng)開關(guān)，進(jìn)行實時居室監(jiān)控，一旦發(fā)生異常，立即啟動遠(yuǎn)程報警，向主人發(fā)出報警信息，同時觸發(fā)室內(nèi)報警蜂鳴器，在震懾竊賊的同時，使主人及時進(jìn)行異常事件處理，確保了居室的財產(chǎn)安全，使損失減少到最小。