基于嵌入式图像信息采集与传送系统的设计

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本文设计与实现了以ARM9为核心的嵌入式系统家庭安防功能，搭载MC35I无线通信模块，红外传感器模块，CMOS摄像头OV9650模块，构成完整的硬件电路。建立了以WINCE为应用平台的嵌入式系统和开发环境，通过测试，实现了图像信息的发送和接收功能。
       
        1.引言
       
        家庭安防是困扰人们很久的问题，目前“智能家居”的崛起可以说不光解决了这一问题，而且提高了人们的生活质量。但是它的高额费用是大多数人所负担不起的，本文提出了一款简单、低廉的专一家庭安防系统来满足广大消费者的需求。
       
        2.系统硬件电路结构设计
       
       
        图1 硬件结构
       
        如图1所示，硬件电路由嵌入式核心电路板和外围设备构成。核心板处理器为三星S3C2440，运行主频率400MHz，存储单元由8M×16Bit K9F2808UOC NAND FLASH和4M×16Bit HY57V641620HG SDRAM存储芯片构成。外围设备由遮光式光电传感器、图像扑捉摄像模块及GPRS（通用无线分组业务）模块组成。
       
        3.各模块功能
       
        3.1遮光式光电传感器及图像采集
       
        如图2所示，光电传感器由发光器和接收器组成，发光器发射出的红外光对准接收器，当有目标把光线挡住时，接收器的输出发生变化，产生上升沿触发信号输出。
       
       
        图2 光电传感器原理
       
        该信号直接传送到摄像头，启动图像采集，经USB口送入嵌入式处理器。遮光式光电传感器具有效率高，检测范围广等特性。
       
        3.2嵌入式处理器模块
       
        处理器S3C2440完成系统初始化后，当居室内发生异常收到拍照的数字图像数据后，压缩成MMS支持的JPEG格式图像数据流，进行MMS封装，通过彩信通道传送[2].ARM处理器通过AT指令将封装好的图像数据发到GPRS模块，同时启动室内报警蜂鸣器。
       
        3.3 GPRS通信模块
       
        选用Siemens公司生产的MC35i型GPRS模块，它具有体积小、重量轻及功耗低等多种特点，且稳定性和性价比相对较高。MC35i模块具有GPRS，USSD和CSD三种数据传输方式，并且支持语音、SMS及FAX等功能，其理论传输速率高达171.2kb/s，且具有通信传输时延较小的特点。GPRS模块将图像数据经移动网络发送到指定用户，实现家居安防的实时监控。
       
        4.系统工作流程
       
        图3为系统工作流程，当户主外出时开启电源，开机后，初始化系统，包括硬件初始化，存储器初始化，映射建立等。
       
       
        图3 系统工作流程
         
       
        初始化完成后系统进入待机状态，当窃贼人进入红外遮光传感器的监控范围时，光线被切断产生上升沿触发信号，启动摄像头模块拍照，ARM处理器完成相应处理后，经GPRS模块及互联网实现远程实时监控。
       
        5.系统功能的调试与实现
       
        5.1 GPRS参数设置
       
        GPRS模块要上网进行操作，必须先对一些参数进行设置。
       
        ①通信波特率的设置：AT+IPR=，设置MC35i的固定波特率。若rate为0，表示使用自动波特率，在MC35i关闭后，设置的值不起作用，MC35i默认波特率为57600bps.对于GPRS，可设置为115200bps或者230400bps.
       
        ②接入网关（移动梦网）的设置：AT+CGDCONT=I，“P”，“CMNET/CMWAP”。
       
        ③移动终端类别（B类）的设置：AT+CGCLASS=“B”。
       
        ④测试GPRS服务是否开通：AT+CGACT=I，若为命令l，则GPRS功能被激活，如果返回OK，表明GPRS连接成功；反之，返回ERROR.
       
        在接入网关时，应该注意用户所使用卡的类别，进行不同的设置。因为全球通卡使用“CMNET'‘功能，而动感地带卡使用”CMWAP“。
       
        5.2 AI指令
       
        GPRS模块用的西门子公司的MC35i，采用AT指令来控制GPRS模块上网。GPRS模块要进行拨号连接到GPRS网络上，需要用以下两条指令：
       
        ①AT+CGDCONT=l，“IP”，“CMWAP”，用于设置GPRS模块接入移动WAP网关。
       
        ②ADT*99***1#，表示服务码99建立一个连接，其中“l”表示PDP上下文的一个数字编号。
       
        利用ATD指令，拨号成功后即返回“CONNECT”，至此就完成了GPRS模块拨号连接到移动GPRS网络上的WAP网关。
       
        6.小结
       
        本系统采用嵌入式结构设计，具有体积小、低功耗，安装简单，操作方便等特点。当室内有人居住正常活动时，关闭系统开关，系统不工作；当主人外出室内无人时，打开系统开关，进行实时居室监控，一旦发生异常，立即启动远程报警，向主人发出报警信息，同时触发室内报警蜂鸣器，在震慑窃贼的同时，使主人及时进行异常事件处理，确保了居室的财产安全，使损失减少到最小。