基于嵌入式圖像信息采集與傳送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.引言

家庭安防是困擾人們很久的問(wèn)題，目前“智能家居”的崛起可以說(shuō)不光解決了這一問(wèn)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(jiǎn)單、低廉的專一家庭安防系統(tǒng)來(lái)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×16Bit 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(wú)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(duì)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(hào)輸出。

該信號(hào)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(cè)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(guò)彩信通道傳送[2].ARM處理器通過(guò)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(duì)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(yǔ)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)。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(kāi)啟電源，開(kāi)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。

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(hào)，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(duì)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(dòng)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(duì)于GPRS,可設(shè)置為115200bps或者230400bps.

②接入網(wǎng)關(guān)(移動(dòng)夢(mèng)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(cè)試GPRS服務(wù)是否開(kāi)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(mén)子公司的MC35i,采用AT指令來(lái)控制GPRS模塊上網(wǎng)。GPRS模塊要進(jìn)行撥號(hào)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(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“表示PDP上下文的一個(gè)數(shù)字編號(hào)。

利用ATD指令，撥號(hào)成功后即返回”CONNECT“,至此就完成了GPRS模塊撥號(hào)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(jiǎn)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(kāi)關(guān)，系統(tǒng)不工作;當(dāng)主人外出室內(nèi)無(wú)人時(shí)，打開(kāi)系統(tǒng)開(kāi)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。