基于嵌入式圖像信息采集與傳送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2013-12-31 00:00:00張文霞王安琪王文靜青林楊曉清王耀
電子世界 2013年22期
【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(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(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(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[4]。
①通信波特率的設(shè)置：AT+IPR=
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(hào)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(hào)。
利用ATD指令，撥號(hào)成功后即返回“CONN-ECT”，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，安裝簡單，操作方便等特點(diǎn)。當(dāng)室內(nèi)有人居住正常活動(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)
[1]沈潔，謝飛，楊歡.自動(dòng)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2011.
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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(cè)[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(hào)：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(shí)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。
