MTK平台防盗监控报警系统的研究和实现

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引言
　　随着信息技术的高速发展，人们在追求舒适居住环境的同时，还对自家住所的安全有了更进一步的要求。当主人外出时，监控系统作为安防设施中的重要组成部分起到越来越重要的作用。在本文所介绍的方案中，在具有成熟软件系统的MTK平台的基础上，在MTK芯片的GPIO口挂载传感器和喇叭，组成一套具有实时性强、性价比高、耗电量小、遇到异常后能自动报警等功能的防盗监控报警系统。该系统充分利用MTK系统中现有的资源，研发周期短，在用户对监控系统的实时性、价格、自防御等方面的要求越来越高的情况下，将目前主要作为手机开发平台的MTK系统引入到安防等领域。
1　MTK系统介绍
1.1　MTK硬件平台
　　MTK是联发科技股份有限公司的简称，全称为MediaTek。MTK手机系统是目前国内手机设计、制造商使用的最多的一个完整的手机产品解决方案，其高性价比和可二次开发的特性倍受手机制造商的青睐。本方案选择MT6225为核心芯片，它内部集成了ARM7核和DSP核，通过MT6225的GPIO(General Purpose Input Output，通用输入输出口）可进行外部设备的扩展。MTK6225凭借优越的无线通信特性和成熟的软硬件系统，成为目前使用最广泛、最稳定、最成熟的手机开发平台。
1.2　MTK软件系统
　　MTK提供了一整套功能强大、稳定可靠的软件平台，熟悉并熟练地应用其用C语言编写的软件系统，便能利用MTK软件系统可进行二次开发的特性，将MTK平台应用于除手机开发以外的安防、生产等领域。
1.2.1　MTK操作系统
　　MTK采用Nucleus实时抢先式多任务操作系统，在其上有一个KAL(Kernel Abstraction Layer)OS层。它作为MTK软件和Nucleus操作系统的接口层，主要为任务提供各种系统服务（如定时器、队列、内存管理和事件等）。
1.2.2　基本软件构架
　　Nucleus操作系统的上面是整个MTK系统的软件构架，它主要由RMI(Remote MMI)、MMI(Man Machine Interface)、L4(Layer 4)、Drivers和PS/L1(Protocol Stack/Layer 1)几部分构成。MTK软件构架用到了层的概念，它将各功能模块分为不同的层，每个层具有各自的功能特性。MMI作为MTK系统可二次开发的核心部分， FrameWork (框架层)、MMI和L4层的通信、Application (应用层)、UI Layer (UI层)这4个主要部分组成了MMI的整体构架。
2　系统方案的功能描述和整体框架
　　将传感器挂载在MTK系统的核心芯片MT6225的GPIO口上，通过定时查询GPIO口的状态来检测传感器的输出信号。一旦MTK系统检测到传感器输出信号，MTK平台在启动录像程序录制视频，并驱动喇叭发出刺耳的声音，在驱逐小偷和进行报警的同时，通过自动短信的方式发送信号给主人。通过MTK平台拍摄并存储在MTK系统的存储卡中的视频，就可以很方便地找到有力的证据。基于MTK平台的防盗监控系统的整体框架如图1所示。


图1　基于MTK平台的防盗监控系统的整体框架
3　传感器和喇叭
3.1　传感器
　　传感器是将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出器件或装置，其本质是非电系统与电系统之间的接口。作为为防盗设备提供信息的传感器，应选择物理型传感器中具有压电效应的压电式传感器，将其安装在家庭的大门、窗户等地方，当有盗贼进入时传感器将压力、机械冲击和振动等物理信号转换成电信号。
3.2　喇叭
　　喇叭又名扬声器，是将电能转换成声音的转换设备，当不同的电子能量传至线圈时，线圈产生一种能量与磁铁的磁场互动，这种互动会造成纸盘振动。因为电子能量随时变化，喇叭的线圈会往前或往后运动，因此喇叭的纸盘就会跟着运动，这些动作使空气的疏密程度产生变化从而产生声音。
　　作为功率器件，只需在喇叭后面引出的两个接头对应地接上正负极，只要电压达到一定的量值，便能发出高分贝刺耳的声音。本方案选择喇叭作为驱逐盗贼和报警的装置。将喇叭的正极接上电源，负极接到MTK平台相应的GPIO口，当MTK平台接收到传感器产生的信号时，MTK平台便将该GPIO口拉低，此时就喇叭就可以正常工作了。
4　MTK定时器、录像和短信功能
4.1　MTK定时器
　　定时器事件是在指定的时间或时间间隔内反复触发指定的事件，这个指定的事件是通过一个注册的功能函数来实现的。在MTK平台中，操作定时器的具体流程如下：
　　① 在定义定时器ID的头文件TimerEvents.h中的MMI_TIMER_IDS枚举类型中定义一个自己的TimerID，实验中定义的ID为MY_TIMER_ID。
　　② 使用函数StartTimer(U16 TimerID,U16 delay,FuncPtr funcPtr)启动一个定时器，其中TimerID为时钟ID，delay为时间间隔，funcPtr为该定时器事件的回调函数。StartTimer一经执行，当达到时间间隔delay时，系统就会通知执行funcPtr。试验中启动定时器如下：StartTimer(MY_TIMER_ID,1000,capture_and_send_message)
　　其中，1000为根据MT6225芯片的工作频率而设定的定时扫描GPIO口的时间，在MT6225中1000即1 s的定时。函数capture_and_send_message为作者编写的录像和发送信息给主人的函数。
　　③ 每当退出程序时，通过调用StopTimer(U16 TimerID)来停止TimerID所对应的定时器事件。实验中调用情况为StopTimer(MY_TIMER_ID)。
4.2　MTK录像功能
　　作为手机开发平台，MTK系统具有和普通手机一样的功能，录像作为目前手机多媒体功能的重要组成部分，利用该功能便能采集到需要的重要证据。MTK平台接收到传感器产生的信号后，启动定时器，只需要调用已初始化好的初始化函数和录像的函数，便开启录像的功能。
4.3　MTK短信功能
　　短信功能同样作为MTK软件系统中的重要组成部分，在该监控系统报警的同时通过短信通知主人，不仅阻止了不利情况的进一步发展，还能即时提交证据。MTK本身具有短信通信功能模块，修改软件系统，通过设置固定的号码，发生异常情况时MTK系统便会自动发送信息给该号码。
5　试验过程及结果
　　通过给MTK芯片的GPIO0高电平模拟传感器产生的信号，将蜂鸣器的正极接MTK芯片的电源，负极接到GPIO43。MTK系统通过定时查询的方式每隔1 s就检查GPIO0的状态。当MTK系统检查到GPIO0端口的状态为高电平时，MTK系统停止查询GPIO口，同时启动录像程序，通过程序设置在录像一定时间后停止录像且将拍摄的视频文件保存到MTK系统的本地存储卡中，并在给 GPIO43低电平以驱动蜂鸣器发出响声的同时，发送信息通知主人。实验结果表明，该方案切实可行，具有良好的开发前景。
结语
　　MTK系统提供现成的软硬件平台，将本属于手机开发领域的MTK系统引入安防和生产等领域并作为控制核心，既降低了开发难度，又避免了监控系统中常用的主控单元（如ARM、FPGA等）高昂的价格。MTK的更多功能开发，还有待MTK工程师们将其应用于除手机外的其他领域。
参考文献
[1] MTK.MT6225 GSM/GPRS Baseband Processor，200610.
[2] MTK.MMI_framework_and_architecture，2008.
[3] 赵志新，王绍伟，霍志强，等.MTK手机开发入门[M].北京：人民邮电出版社，2010.
[4] 孙传友，孙晓斌，等.感测技术基础[M].2版.北京：电子工业出版社，2006.
张明云(本科)，主要从事MTK平台的研究；罗明璋（讲师）、张正松(本科)，主要从事嵌入式系统的开发；胡庆(本科),主要研究方向为嵌入式软件编程。

李小路

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