嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)命題：基于GPRS勺可視化智能家居安防系統(tǒng)組 別：指導(dǎo)老師：組 長(zhǎng)：成 員：成 員：成 員：成 員：2014年4月3日課題的研究意義與市場(chǎng)需求隨著社會(huì)的進(jìn)步， 人們生活水平逐漸提高， 對(duì)家庭財(cái)產(chǎn)及家居安全重視程度也不斷提高。 城市居民住宅小區(qū)的大量崛起， 促使人們?cè)诩彝プ≌挠^念上逐步發(fā)生變化。人們不僅需要寬敞、豪華的住宅，同時(shí)也希望有一個(gè)安全、便利的生活空間。所謂安全，就是有一個(gè)快速、有效、連動(dòng)的防火、防盜、防爆的治安體系，同時(shí)要求家庭、社區(qū)管理中心及其有關(guān)單位部門都能及時(shí)獲得相關(guān)信息并采取相應(yīng)措施。所謂便利，一是具有智能化收費(fèi)體系，這樣不僅可以做到“查表不入戶

2、” 、 “自動(dòng)抄表” ，而且可以減少漏抄、錯(cuò)抄等現(xiàn)像，提高相關(guān)部門的管理工作效率， 實(shí)現(xiàn)社區(qū)管理信息化。 二是具有緊急事件求救中心及其他的便利服務(wù)體系。這些都要求家庭不再是一個(gè)孤立的場(chǎng)所， 而是一個(gè)能與外界進(jìn)行信息交流的單元， 因此研究家庭安防系統(tǒng)非常有必要，它可以優(yōu)化組合社區(qū)資源，合理組織人力、物力，提供高效和多項(xiàng)增值服務(wù)， 提升服務(wù)水平并且推動(dòng)能源供應(yīng)商、 物業(yè)管理、通信網(wǎng)絡(luò)商、 房地產(chǎn)及其它相關(guān)行業(yè)的發(fā)展， 為它們帶來(lái)新的機(jī)遇和利潤(rùn)增長(zhǎng)空間。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的不斷提高， 在全國(guó)建成了許許多多的現(xiàn)代化住宅小區(qū)。 由于城市人口膨脹、 外來(lái)人口的增加及煤氣和大量家用電器設(shè)備使用中

3、的不安全因素等， 對(duì)小區(qū)居民的生命和財(cái)產(chǎn)造成了很大威脅。 給居民的生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)最大的威脅包括有兩大方面，一方而是惡意侵害 （ 如入室偷竊、搶劫、兇殺 ） ，另一方面是意外事故 （ 如火災(zāi)、煤氣泄漏） 。因此，人們?cè)絹?lái)越迫切要求、采用有效的措施，以滿足日益增長(zhǎng)的安全防范要求。市場(chǎng)調(diào)研與新技術(shù)了解經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展， 智能小區(qū)家居智能化系統(tǒng)越來(lái)越成熟， 功能越來(lái)越完善，安防報(bào)警系統(tǒng)已成為智能小區(qū)家居智能化重要組成部分。因此必須建立一個(gè)穩(wěn)定、可靠、易操作的安防報(bào)警系統(tǒng)。穩(wěn)定、可靠是指有警必報(bào)， 無(wú)警不會(huì)誤報(bào)。 易操作是指家庭成員可以對(duì)一些防盜點(diǎn)進(jìn)行方便的撤布防操作。 要到達(dá)穩(wěn)定、 可靠必須做好硬件和軟

4、件設(shè)計(jì)，要到達(dá)易操作必須在設(shè)計(jì)觀念上有所突破。國(guó)外研究現(xiàn)狀自從世界上第一幢智能建筑1984 年在美國(guó)出現(xiàn)后，美國(guó)、加拿大、 歐洲、 澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國(guó)、德國(guó)、新加坡、日本等國(guó)都有廣泛應(yīng)用。 1998 年 5 月新加坡舉辦的“ 98 亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國(guó)際展覽會(huì)”上，通過(guò)在場(chǎng)內(nèi)模擬“未來(lái)之家” ，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。 它的系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、 安防報(bào)警功能、可視對(duì)講功能、 監(jiān)控中心功能、 家電控制功能、 有線電視接入、 接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和統(tǒng)軟件配置等，這種“未來(lái)

5、之家”家庭智能化系統(tǒng)，市場(chǎng)真正啟動(dòng)尚需時(shí)日。 目前在新加坡也有近30 個(gè)社區(qū) （住宅小區(qū) ）近 5000戶的家庭采用了“家庭智能化系統(tǒng)” ，美國(guó)已有近四萬(wàn)戶家庭安裝了這一類的“家庭智能化系統(tǒng)” ，將會(huì)有更多的住宅安裝上這一類高科技智能化系統(tǒng)產(chǎn)品。目前美國(guó)有一種占據(jù)市場(chǎng)主流的產(chǎn)品 X-10 ，銷售已超過(guò) 1 億個(gè)，設(shè)計(jì)戶型為單體別墅，應(yīng)用多為舊房改造，僅在美國(guó)便有超過(guò) 400 萬(wàn)個(gè)家庭在使用， 但這些產(chǎn)品技術(shù)限制較多， 并不適合在我國(guó)原樣照搬使用應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的大潮中，智能社區(qū)的安防建設(shè)顯得越來(lái)越重要， 國(guó)外的許多大公司已進(jìn)入到該領(lǐng)域中， 如微軟公司投資一家Itran公司，專業(yè)從事家庭安防

6、和家庭自動(dòng)化方法的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。舊M公司與建筑商合作， 為用戶提供裝備先進(jìn)的安防系統(tǒng)的智能化住宅。 美國(guó)聯(lián)邦政府和以舊M, AT&T?大型IT企業(yè)為首，投資4000億美元，為全 國(guó) 500 萬(wàn)個(gè)小區(qū)和 9000 萬(wàn)個(gè)家庭提供全面的小區(qū)和家庭的安全防護(hù)和信息服務(wù)。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀目前， 安防產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)方面呈現(xiàn)三個(gè)特點(diǎn)： 第一是地區(qū)分布不均衡。北京、上海、江蘇、浙江、廣東和山東六個(gè)省市的安防企業(yè)占43%左右。第二是安防產(chǎn)品差異程度不大， 國(guó)內(nèi)安防產(chǎn)品企業(yè)，生產(chǎn)同類產(chǎn)品的差異性不大。這意味著產(chǎn)品容易替代，壟斷程度低。第三是在市場(chǎng)進(jìn)入障礙上呈現(xiàn)弱勢(shì)。 安防產(chǎn)品是境外企業(yè)爭(zhēng)相進(jìn)入的熱點(diǎn)，進(jìn)入障礙的高低，

7、影響著市場(chǎng)內(nèi)已有企業(yè)優(yōu)勢(shì)的大小。境外安防產(chǎn)品的成熟程度比中國(guó)至少早20-30 年。國(guó)內(nèi)一些安防監(jiān)控系統(tǒng)大都采用常規(guī)的電腦與通訊技術(shù)， 即以單片機(jī)為核心的區(qū)域控制器以及以RS-232或RS-485串行通訊總線為標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)連接， 監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝的傳感器、 控制器以及相應(yīng)的變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)各種被監(jiān)控對(duì)像進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和控制， 這種系統(tǒng)雖然可以滿足大多數(shù)用戶的要求， 但由于它的集成度較低、 標(biāo)準(zhǔn)性差，而且又無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，所以，系統(tǒng)的可靠性、維修性、互換性以及可擴(kuò)充性均難以到達(dá)理想效果和標(biāo)準(zhǔn)要求?？梢暬悄芗揖影卜老到y(tǒng)的應(yīng)用前景盡管智能家居在國(guó)內(nèi)是一個(gè)新興的行業(yè)， 但是， 它也正以不可抵擋之勢(shì)迅速崛

8、起。自智能家居走進(jìn)中國(guó)以來(lái)，在短短幾年的時(shí)間里，智能家居生產(chǎn)商由最初的幾家公司增加到如今的百余家企業(yè)， 其行業(yè)發(fā)展之迅速是目前國(guó)內(nèi)任何其它行業(yè)所無(wú)法比擬的。 目前， 我國(guó)智能家居生產(chǎn)廠商、分銷商、集成商與裝飾公司都形成了相當(dāng)規(guī)模，不少國(guó)內(nèi)知名企業(yè)紛紛涉足智能家居行業(yè)，如青島海爾、清華同方、 TCL等， 并涌現(xiàn)出一些較具影響力的智能家居專業(yè)廠商， 如上海索博智能電子、北京九州易居科技、 天津瑞朗智能家居電子科技等，智能家居產(chǎn)品已開(kāi)始走進(jìn)中國(guó)的家庭。隨著智能家居熱潮在世界范圍內(nèi)的日漸興起， 中國(guó)電子技術(shù)的飛速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高以及智能電子技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用， 智能家居已經(jīng)成為未來(lái)家居

9、裝飾潮流發(fā)展的最新方向， 在不久的將來(lái)，沒(méi)有智能家居系統(tǒng)的住宅肯定不合潮流。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，在未來(lái)的 20 年時(shí)間里，智能家居行業(yè)將成為中國(guó)的主流行業(yè)之一， 智能家居安防系統(tǒng)則是其中重要的一部分， 其市場(chǎng)的發(fā)展前景是非常廣闊的。本設(shè)計(jì)的技術(shù)路線圖像監(jiān)控技術(shù)從模擬圖像監(jiān)控到數(shù)字圖像監(jiān)控是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)， 是數(shù)字化技術(shù)和電腦技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。 嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)屬于數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)， 能夠很好滿足客觀現(xiàn)狀對(duì)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的要求，到達(dá)多方位遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的?；贏RM勺嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 具體在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中， 為了使設(shè)計(jì)合理，確保系統(tǒng)的可靠性和后續(xù)升級(jí)，以獲得最

10、正確的設(shè)計(jì)效果，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中遵循以下幾個(gè)設(shè)計(jì)原則：用最新或是功能更完善的芯片功能強(qiáng)的芯片能夠到達(dá)更高的精度和可靠性， 可大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)電路，使系統(tǒng)的精度和可靠性得到了保證。通過(guò)正確選用高性能的 ARM芯片，提高了系統(tǒng)的可靠性，并使設(shè)計(jì)留有余地，為以后的升級(jí)提供了方便。電路設(shè)計(jì)上應(yīng)該留有余地，以考慮將來(lái)擴(kuò)展和修改的需要因?yàn)檐浖纳?jí)比硬件要方便得多， 而且往往只要修改或添加軟件中數(shù)據(jù)處理的模式或算法， 就可以大幅度地提高系統(tǒng)的功能。 因此，應(yīng)該在硬件設(shè)計(jì)時(shí)盡可能地留有余地，以便將來(lái)的修改和擴(kuò)充。以軟件代替硬件軟件設(shè)計(jì)中引入嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的引入使得軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化、 結(jié)構(gòu)化、 模

11、塊化。4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)選定的系統(tǒng)設(shè)定方案，參考S3c2410的數(shù)據(jù)手冊(cè)等資料，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括 ARM9S3c2410核心處理器、16MFLASH 64MSRAM圖像采集模塊和GPRSI塊，其總體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：圖4-1系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)硬件主要有以下幾部分構(gòu)成：中央控制部分采用三星公司的ARM9(S3c241斷理器，其中S3c2410s片集成了大量的功能單元，詳情見(jiàn)微處理器的的主要性能。外圍的存儲(chǔ)器有 64MSRAM16MFLASHGPRS模塊選用工業(yè)級(jí)雙頻 GPRS莫塊西門子 MC35L MC35i支持 標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集和標(biāo)準(zhǔn)的3V SIM卡，具有良好的溫度特性和穩(wěn)定的 工作性能。其與S

12、3c2410的連接方式采用的是串口連接方式。(3)圖像采集模塊采用的是 V3000的USB接口攝像頭，主控芯片是OV511芯片，一個(gè)專用的數(shù)字?jǐn)z像IC到USB的接口芯片，內(nèi)含數(shù)字?jǐn)z像IC接口、DRA喉口、實(shí)時(shí)圖彳ft壓縮引擎、USBg口、I2C接口、 FIFO等功能，用于將攝取的數(shù)字視頻圖像直接通過(guò)USBg口送入CPU進(jìn)行處理。4) 還有電源模塊，用于系統(tǒng)供電。系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行初期需要對(duì)系統(tǒng)外圍設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)加載， 而本文構(gòu)建的監(jiān)控系統(tǒng)屬于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序。 當(dāng)打開(kāi)系統(tǒng)電源，首先執(zhí)行bootloader 程序， bootloader 只是負(fù)責(zé)在kernel沒(méi)有運(yùn)行時(shí)管理

13、一些必要硬件， 實(shí)現(xiàn)布局系統(tǒng)和主機(jī)通信、 把 kernel的起始地址放到指針中啟動(dòng)，具作用類似PC機(jī)啟動(dòng)前的BIOS引導(dǎo)。之后就是 Linux 內(nèi)核初始化，其主要工作是劃分物理內(nèi)存和創(chuàng)建進(jìn)程。然后檢測(cè)外圍設(shè)備并加載驅(qū)動(dòng)程序；之后加載根文件系統(tǒng)。當(dāng)前面的所有初始化工作做完之后就開(kāi)始加載監(jiān)控系統(tǒng)。 監(jiān)控系統(tǒng)大多都是后臺(tái)程序， 系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)就開(kāi)始進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)， 當(dāng)有信號(hào)觸發(fā)時(shí)則進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)，軟件流程圖如圖 5-1 所示。圖5-1系統(tǒng)軟件流程6預(yù)計(jì)難點(diǎn)PC股計(jì)和布線；基于GPRSMM序口 SM能術(shù)的實(shí)現(xiàn);攝像頭紅外感應(yīng)的識(shí)別；業(yè)務(wù)解決方案WAP勺使用；7 預(yù)計(jì)成果基于GPRS勺可視化智能家居安防系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)以下功能：通過(guò)觸摸屏上的虛擬數(shù)字鍵盤輸入主人號(hào)以及設(shè)置解除報(bào)警密碼；通過(guò)觸摸屏上的虛擬按鍵開(kāi)啟或關(guān)閉監(jiān)控模式；通過(guò)紅外攝像頭以紅外的方式監(jiān)控，可實(shí)時(shí)拍照；當(dāng)檢測(cè)到有物體觸碰紅外線時(shí)