基于ARM的樓宇大廈的安防設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

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1、湖北大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 目 錄 緒論 1 1 安防系統(tǒng)簡介 1 1.1 安防系統(tǒng)的組成 1 1.2 安防系統(tǒng)的子系統(tǒng) 2 1.3 安防系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀 2 2 硬件平臺(tái) 3 2.1 ARM處理器簡介 3 2.2 S3C2410處理器 4 2.3 以ARM為平臺(tái)的安防前端控制器 4 3 軟件平臺(tái) 4 3.1 嵌入式操作系統(tǒng)簡介 4 3.2 內(nèi)核的剪切、移植、與編譯和燒寫 5 3.3 文件系統(tǒng)的制作 7 4.Modbus簡介 8 4.1 Modbus的作用與特點(diǎn) 8 4.2 Modbus上的數(shù)據(jù)傳輸 8 4.3 Modbus協(xié)議 幀結(jié)構(gòu) 9 5 系統(tǒng)的

2、設(shè)計(jì) 10 5.1系統(tǒng)框圖 10 5.2 傳感器的門限參數(shù)設(shè)置 10 5.3串口設(shè)計(jì) 11 6總結(jié)與展望 12 6.1 總結(jié) 12 6.2展望 12 參考文獻(xiàn) 14 附錄A： 15 基于ARM的樓宇大廈的安防設(shè)計(jì) 摘 要 目前嵌入式系統(tǒng)在智能樓宇和工業(yè)控制方面上運(yùn)用的越來越廣，嵌入式應(yīng)用于安防系統(tǒng)，可以使安防產(chǎn)品越來越智能化。未來安防技術(shù)將會(huì)朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化方面發(fā)展，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ARM的安防系統(tǒng)。 本系統(tǒng)采用基ARM的S3C24l0處理器作為主控制模塊芯片，操作系統(tǒng)采用嵌入式LINUX操作系統(tǒng)。本文主要闡述以下幾點(diǎn)： 安防系統(tǒng)的基本構(gòu)成，熟悉安防系

3、統(tǒng)的模塊為下面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。以ARM為平臺(tái)的安防前端控制器，重點(diǎn)對S3C24l0處理器芯片的性能進(jìn)行分析。采用嵌入式LINUX系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)，對LINUX系統(tǒng)的移植進(jìn)行研究。熟悉了解Modbus協(xié)議，通過此協(xié)議使控制器和其他設(shè)備相互通信。 【關(guān)鍵詞】安防模塊 ARM平臺(tái) LINUX操作系統(tǒng) Modbus協(xié)議 Building blocks security design based on ARM Abstract At persent,embedded systems are used in a wide range inintelligent buildings

4、and industrial control.Embedded used in security system can make security more and more intelligent. The future of security technology will be toward the development of intelligent, networked, integrated. This paper designed a security system based on ARM. The system uses ARM-based S3C24l0 chip as

5、the main control module The operating system uses embedded LINUX operating system. This article focuses on the following points: (1) a basic component of the security system, familiar with the security system module provides a theoretical basis for the following system design. (2) arm as a platfor

6、m for security front controller, To study the integration capabilities of the ARM platform. Analysis focus S3C24l0 chip performance by the line. (3) the use of embedded LINUX system as the operating system, Study the transplantation of the Linux system. (4) become familiar with the Modbus protocol

7、, Through the agreement, the controller and other devices communicate with each other. 【key words】 security module ARM platform LINUX operating system Modbus protocol 17 緒論 隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們越來越重視自己的個(gè)人安全和財(cái)產(chǎn)安全。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展伴隨著城市流動(dòng)人口的急劇增加，給城市的社會(huì)治安增加了新的課題，一套可靠的安防系統(tǒng)已經(jīng)成為人們生活的必需品。傳統(tǒng)安防系統(tǒng)中的防盜報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警、燃?xì)庑孤秷?bào)警

8、等子系統(tǒng)， 功能單一、誤報(bào)率高， 只能實(shí)現(xiàn)就地報(bào)警，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程報(bào)警以減少損失和搶救生命。此外也不能記錄犯罪證據(jù)以便迅速捕捉嫌疑犯。基于此，開發(fā)以ARM為平臺(tái)的安防系統(tǒng)有很廣闊的前進(jìn)。 安全防范技術(shù)也是在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷的向前發(fā)展，就像通信自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展一樣，網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化將是安全防范技術(shù)的發(fā)展方向。我們目前安防產(chǎn)品在大量使用8/16位單片機(jī)，但是由于單機(jī)性能的限制和運(yùn)行速度較低，無法對安防系統(tǒng)進(jìn)行有效的整合，各個(gè)系統(tǒng)的綜合利用程度，相對較低。本系統(tǒng)采用32位嵌入式計(jì)算機(jī)，也就是高檔單片機(jī)。它有優(yōu)越的單片機(jī)性能和足夠的運(yùn)行速度，可以使安防系統(tǒng)的體積更加小巧，此外32位嵌入

9、式計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大，可以容納的軟件空間充足，使安防系統(tǒng)從本質(zhì)上得到提高。 本論文是對于ARM-linux系統(tǒng)進(jìn)行的安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要選擇高性能的芯片打造硬件平臺(tái)，并將linux系統(tǒng)成功移植到平臺(tái)上。 本文主要包括如下內(nèi)容： 1.安防系統(tǒng)的基本構(gòu)成以及發(fā)展現(xiàn)狀。 2.嵌入式的概述以及相關(guān)硬件的介紹，搭建以ARM為平臺(tái)的安防前端控制器 3．Linux的移植，涉及到liuux內(nèi)核和文件系統(tǒng)的剪切，編譯于燒寫。 4. Modbus協(xié)議，通過此協(xié)議使控制器和其他設(shè)備相互通信。 1 安防系統(tǒng)簡介 主要介紹安防系統(tǒng)的組成，以及常見的安防系統(tǒng)的子系統(tǒng)，最后訴述了安防系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向。

10、1.1 安防系統(tǒng)的組成 對于安防監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)各部分功能的不同，我們將整個(gè)安防系統(tǒng)劃分為七層——表現(xiàn)層、控制層、處理層、傳輸層、執(zhí)行層、支撐層、采集層。當(dāng)然，由于設(shè)備集成化越來越高，對于部分系統(tǒng)而言，某些設(shè)備可能會(huì)同時(shí)以多個(gè)層的身份存在于系統(tǒng)中。 1. 表現(xiàn)層 表現(xiàn)城是我們最直觀感受到的，它展現(xiàn)了整個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)的品質(zhì)。如監(jiān)控電視墻、監(jiān)視器、高音報(bào)警喇叭、報(bào)警自動(dòng)駁接電話等等都屬于這一層。 2. 控制層 控制層是整個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它是系統(tǒng)科技水平的最明確體現(xiàn)。通常我們的控制方式有兩種——模擬控制和數(shù)字控制。模擬控制是早期的控制方式，其控制臺(tái)通常由控制器或者模擬控制矩陣構(gòu)成，

11、適用于小型局部安防監(jiān)控系統(tǒng)，這種控制方式成本較低，故障率較小。但對于中大型安防監(jiān)控系統(tǒng)而言，這種方式就顯得操作復(fù)雜且無任何價(jià)格優(yōu)勢了，這時(shí)我們更為明智的選擇應(yīng)該是數(shù)字控制。數(shù)字控制是將工控計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心，它將復(fù)雜的模擬控制操作變?yōu)楹唵蔚氖髽?biāo)點(diǎn)擊操作，將巨大的模擬控制器堆疊縮小為一個(gè)工控計(jì)算機(jī)，將復(fù)雜而數(shù)量龐大的控制電纜變?yōu)橐桓须娫捑€。它將中遠(yuǎn)程監(jiān)控變?yōu)槭聦?shí)、為Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控提供可能。但數(shù)字控制也不是那么十全十美，控制主機(jī)的價(jià)格十分昂貴、模塊浪費(fèi)的情況、系統(tǒng)可能出現(xiàn)全線崩潰的危機(jī)、控制較為滯后等等問題仍然存在。 3. 處理層 處理層或許該稱為音視頻處理層，它將有傳

12、輸層送過來的音視頻信號(hào)加以分配、放大、分割等等處理，有機(jī)的將表現(xiàn)層與控制層加以連接。音視頻分配器、音視頻放大器、視頻分割器、音視頻切換器等等設(shè)備都屬于這一層。 4. 傳輸層 傳輸層相當(dāng)于安防監(jiān)控系統(tǒng)的血脈。在小型安防監(jiān)控系統(tǒng)中，我們最常見的傳輸層設(shè)備是視頻線、音頻線，對于中遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)而言，我們常使用的是射頻線、微波，對于遠(yuǎn)程監(jiān)控而言，我們通常使用Internet這一廉價(jià)載體。值得一提的是，新出現(xiàn)的傳輸層介質(zhì)——網(wǎng)線/光纖。大多數(shù)人在數(shù)字安防監(jiān)控上存在一個(gè)誤區(qū)，他們認(rèn)為控制層使用的數(shù)字控制的安防監(jiān)控系統(tǒng)就是數(shù)字安防監(jiān)控系統(tǒng)了，其實(shí)不然。純數(shù)字安防監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)一定是網(wǎng)線或光纖。信號(hào)從采

13、集層出來時(shí)，就已經(jīng)調(diào)制成數(shù)字信號(hào)了，數(shù)字信號(hào)在目前已趨成熟的網(wǎng)絡(luò)上跑，理論上是無衰減的，這就保證遠(yuǎn)程監(jiān)控圖像的無損失顯示，這是模擬傳輸無法比擬的。當(dāng)然，高性能的回報(bào)也需要高成本的投入，這是純數(shù)字安防監(jiān)控系統(tǒng)無法普及最重要的原因之一。 5. 執(zhí)行層 執(zhí)行層是我們控制指令的命令對象，在某些時(shí)候，它和我們后面所說的支撐誠、采集層不太好截然分開，我們認(rèn)為受控對象即為執(zhí)行層設(shè)備。比如：云臺(tái)、鏡頭、解碼器、球等等。 6. 支撐層 顧名思義，支撐層是用于后端設(shè)備的支撐，保護(hù)和支撐采集層、執(zhí)行層設(shè)備。它包括支架、防護(hù)罩等等輔助設(shè)備。 7. 采集層 采集層是整個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)品質(zhì)好壞的關(guān)鍵因素，也是系

14、統(tǒng)成本開銷最大的地方。它包括鏡頭、攝像機(jī)、報(bào)警傳感器等等。 1.2 安防系統(tǒng)的子系統(tǒng) 1.防盜報(bào)警系統(tǒng)：防盜報(bào)警系統(tǒng) 由集中報(bào)警控制器、區(qū)域報(bào)警控制器 、報(bào)警探測器以及報(bào)警揚(yáng)聲器 、警鈴和報(bào)警指示燈。報(bào)替控制器功能：報(bào)警控制器應(yīng)能有按時(shí)間、區(qū)域及地點(diǎn)任意編程設(shè)防或撤防的功能。應(yīng)能給出報(bào)警地點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù) ,提供聯(lián)動(dòng)控制接口和信號(hào)。報(bào)警探測器：被動(dòng)紅外探測器為空 間探測器 ,多用于室內(nèi)和空間的立體防范,具有體積小 、隱蔽性好 、無亮度要求 、不發(fā)射能量 、無機(jī)械動(dòng)作 、功率低 、壽命長等特點(diǎn) ,但是 ,由于紅外輻射頻率較低,穿透性差,因此監(jiān)控區(qū)內(nèi)不應(yīng)有障礙物 ,被障礙物遮擋的部位是防范的死區(qū)。

15、應(yīng)避開熱源 ,特別是避開變化的熱源。 2．門禁系統(tǒng)：門禁系統(tǒng)的組成有三個(gè)層次 :第一層 是與人直接打交道的設(shè)備(讀卡機(jī) 、密碼輸人鍵盤、人體生物特征識(shí)別機(jī) 、電動(dòng)鎖 、出人門按鈕 、門傳感器、報(bào)警傳感器 、報(bào)警喇叭等等),用來接收輸人信息。第二層是智能控制器 ,為門禁處理單元,完成分析第一層傳來的數(shù)據(jù),根據(jù)存儲(chǔ)信息 ,判別有效性 、控制相關(guān)聯(lián)動(dòng)設(shè)備以及將相關(guān)分析結(jié)果上報(bào)給第三層。第三層實(shí)質(zhì)上是個(gè)局域 網(wǎng)絡(luò) ,它的網(wǎng)絡(luò)控制中心對各方的信息進(jìn)行分析 、處理和管理。 1.3 安防系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的提高，安全防范產(chǎn)品的內(nèi)涵也愈來愈豐富。如今，安防行業(yè)已逐漸發(fā)展成

16、為與社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民群眾生活密切相關(guān)的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。關(guān)于安防系統(tǒng)的發(fā)展，我們將其大體分為三個(gè)階段。1979年~1983年為起步階段；1987~1996年為發(fā)展階段；1997年后為提高階段。近兩年來，安防行業(yè)又有了進(jìn)一步的發(fā)展，智能樓宇、智能住宅業(yè)的異軍突起，極大地促進(jìn)了安防行業(yè)蓬勃發(fā)展。 當(dāng)前，由于各提供商的安防系統(tǒng)基本上都是獨(dú)立開發(fā)的，在使用上消費(fèi)者就會(huì)感覺安防產(chǎn)品使用起來比較麻煩，功能太單一。這與他們所期望的功能全面、使用方便的產(chǎn)品還有很大差距。而且在安防系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)方面一般都沒有考慮多種安防設(shè)備之間的集成。比如某開發(fā)商在開發(fā)其門禁系統(tǒng)時(shí)，就很少考慮和其他開發(fā)商所提供的周界安防系統(tǒng)的

17、集成。因此安防系統(tǒng)的集成化逐漸變成了一種實(shí)實(shí)在在的硬性需求。安防系統(tǒng)的集成化，包括單一系統(tǒng)的集成化，也就是由一個(gè)系列的產(chǎn)品所組成的一套系統(tǒng);如視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等。同時(shí)還有多系統(tǒng)集成，多系統(tǒng)集成既有由眾多的單一系統(tǒng)所組成的一整套大的系統(tǒng)，也有不同安防系統(tǒng)的集成。安防行業(yè)由單一產(chǎn)品走向集成化是行業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果。 目前國內(nèi)安防系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)展的步伐還處于十分緩慢的局面。安防產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化可以分兩個(gè)層面，一是采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；一是網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成系統(tǒng)。前者的主要表現(xiàn)是安防系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由集總式向分布式過渡，分布式的設(shè)計(jì)有利于合理的設(shè)備配置和充分的資源共享，是安防系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向，它的基礎(chǔ)

18、是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它將導(dǎo)致安防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種子系統(tǒng)真正意義上的集成。當(dāng)今市場上的報(bào)警主機(jī)也多具備多形式聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，譬如采用電話線聯(lián)網(wǎng)、TCP/IP聯(lián)網(wǎng)、電信無線GSM聯(lián)網(wǎng)，其TCP/IP模塊內(nèi)置了TCP/IP協(xié)議，報(bào)警控制主機(jī)具有多網(wǎng)自動(dòng)報(bào)警功能。 智能化是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)的概念，在不同的時(shí)期和不同的技術(shù)條件下有不同的含義，在安防系統(tǒng)的智能化中可以理解為：實(shí)現(xiàn)真實(shí)的探測，實(shí)現(xiàn)圖像信息和各種特征的自動(dòng)識(shí)別。 智能化的系統(tǒng)不是孤立地反映各種物理量和狀態(tài)的變化，而是全面地從它們之間的相關(guān)性和變化過程的特征去分析和判定，從而得出真實(shí)的探測結(jié)果。這就要求安防系統(tǒng)和設(shè)備采用人性化的設(shè)計(jì)，具有模仿人思維行為的分析和

19、判斷功能，如模擬報(bào)警系統(tǒng)就是以分析各種探測數(shù)據(jù)之間的關(guān)系來作出是否報(bào)警的判定。 現(xiàn)在大部分安防系統(tǒng)采用兩種方式實(shí)現(xiàn)智能化。1：通過后端軟件服務(wù)實(shí)現(xiàn)，這種方式是指通過在后端服務(wù)器運(yùn)行的軟件對傳送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析來實(shí)現(xiàn)安防系統(tǒng)的智能處理。2：通過前端設(shè)備服務(wù)實(shí)現(xiàn)，這種實(shí)現(xiàn)方式是指通過前端設(shè)備對信息進(jìn)行智能分析，往往通過嵌入式分析服務(wù)實(shí)現(xiàn)對收集的信息進(jìn)行智能分析。 2 硬件平臺(tái) 本系統(tǒng)采用GEC2410開發(fā)板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。主要介紹了ARM處理器，以及本論文采用的處理器S3C2410，最后介紹了以ARM為平臺(tái)的安防前端控制器 2.1 ARM處理器簡介 隨著國內(nèi)外嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的逐步發(fā)展

20、，ARM微處理器必然會(huì)獲得廣泛的重視和應(yīng)用。但是由于ARM微處理器有多達(dá)十幾種的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，幾十個(gè)芯片生產(chǎn)廠家，以及千變?nèi)f化的內(nèi)部功能配置組合，給開發(fā)人員在選擇方案時(shí)帶來一定的困難，所以，對ARM芯片做一些對比研究是十分必要的。以下從應(yīng)用的角度出發(fā)，對在選擇ARM微處理器時(shí)所應(yīng)考慮的主要問題做一些簡要的探討。ARM微處理器包含一系列的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，用戶如果希望使用WinCE或標(biāo)準(zhǔn)Linux操作系統(tǒng)，就需要選擇ARM720T以上帶有 MMU(MemoryManagementunit)功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、strons-A

21、RM都帶有MMu功能。而ARM7TDMI則沒有MMU，不支持 windowsCE和標(biāo)準(zhǔn)Linux，但目前uCLinux不需要MMU支持的操作系統(tǒng)可運(yùn)行于ARM7TDMI硬件平臺(tái)之上。 (l)系統(tǒng)的工作頻率: 系統(tǒng)的工作頻率在很大程度上決定了ARM微處理器的處理能力。ARM7系列微處理器的典型處理速度為0.9MIPS/MHz，常見ARM7芯片系統(tǒng)主時(shí)鐘20MHz—133MHz；ARM9系列微處理器的典型處理速度為 1.1MIPS/MHz，常見ARM9的系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率為l00MHz一233MHz (2)芯片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量: 大多數(shù)ARM微處理器片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量都不大，需要用戶在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)外

22、擴(kuò)存儲(chǔ)器，但也有部分芯片具有相對較大的片內(nèi)存儲(chǔ)空間，如ATMEL的AT91F40162就具有高達(dá)2MB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間，用戶在設(shè)計(jì)時(shí)可考慮選用 這種類型，以簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 (3)片內(nèi)外圍電路的選擇: 除ARM微處理器核以外，幾乎所有的ARM芯片均根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)展了相關(guān)功能模塊，并集成在芯片之中，我們稱之為片內(nèi)外圍電路，如USB接口、LCD控制器、鍵盤接口、RTC、ADC和DAC、DSP協(xié)處理器等，設(shè)計(jì)者應(yīng)分析系統(tǒng)的需求，盡可能采用片內(nèi)外圍電路完成所需的功能這樣可以簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性。 2.2 S3C2410處理器 三星S3C2410X處理器就是一款基

23、于ARM920T標(biāo)準(zhǔn)的ARM處理器。S3C2410X處理器核由ARMgTDMI、存儲(chǔ)管理單元和高速緩存三部分組成。其中MMU可以管理虛擬內(nèi)存。高速緩存由獨(dú)立的16KB地址和16KB數(shù)據(jù)高速Cache組成。 RM920T有兩個(gè)內(nèi)部協(xié)處理器：CP14和CP15。CP14用于調(diào)試控制，CP14用于存儲(chǔ)系統(tǒng)控制以及測試控制。S3C2410X的主頻可達(dá)203MHz，擴(kuò)展總線最大頻率100MHz。 S3C241OX的可擴(kuò)展資源豐富，主要包括：1個(gè)LCD控制器，SDRAM控制器，3個(gè)通道的UART，4個(gè)通道的DMA，4個(gè)具有PWM功能的計(jì)時(shí)器和1個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘，8通道的10位ADC，觸摸屏接口，125總線接

24、口，2個(gè)USB主機(jī)接口和1個(gè)USB設(shè)備接口，2個(gè)SPI接口，SD接口和MMC卡接口，看門狗計(jì)數(shù)器，117位通用拍接口和24位外部中斷源，8通道10位AD控制器。 S3C2410的UART(通用異步串行接口)單元提供了三個(gè)獨(dú)立的異步串行I/O端口，每個(gè)都可以在中斷和DMA兩種模式下進(jìn)行，他們支持的最高波特率是115.2KbPs。每個(gè)uART通道包含2個(gè)16位FIFO分別提供個(gè)接收和發(fā)送。S3C241OX的UART可以進(jìn)行以下參數(shù)的設(shè)置:可編程的波特率，紅外收/發(fā)模式，1或2個(gè)停止位，5位、6位、7位或8位數(shù)據(jù)寬度和奇偶校驗(yàn)。 2.3 以ARM為平臺(tái)的安防前端控制器 系統(tǒng)前端由現(xiàn)場控制器

25、和傳感器組成.現(xiàn)場控制器。設(shè)計(jì)一塊基于小巧的控制板,采用三星公司的S3C2410 處理器。系統(tǒng)特性如下(1)203 MHz 的ARM920 T 內(nèi)核; (2) 8 個(gè)內(nèi)存bank , 每個(gè)ba nk 可尋址128M 內(nèi)存; (3) 支持從NANDFlash 啟動(dòng); (4) 3 個(gè)UART 接口,一個(gè)IIC 接口,兩個(gè)SPI 接口; ( 5) 24 個(gè)外部中斷,117 個(gè)CP IO;(6) 集成實(shí)時(shí)時(shí)鐘, PWM 輸出; (7) 多模式管理電源和時(shí)鐘,可軟件切換處理器工作頻率; ( 8) 兩個(gè)USB Host 接口. 在處理器豐富資源的基礎(chǔ)上,還進(jìn)行了相關(guān)的配置和擴(kuò)展, 平臺(tái)配置64M NAND

26、Flash 和64M SDRAM. 通過以太網(wǎng)控制器芯片CS890O 擴(kuò)展了一個(gè)網(wǎng)口, 另外引出了一個(gè)USBHost 接口 傳感器是將紅外傳感器、煙霧傳感器等集成到上面,連接到現(xiàn)場控制器. 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控現(xiàn)場外來人員入侵、儀表過熱及其他突發(fā)事件。 3 軟件平臺(tái) 主要介紹了嵌入式操作系統(tǒng)，其中著重介紹了Linux操作系統(tǒng)以及其優(yōu)點(diǎn)。并論述了Linux內(nèi)核的剪切、移植與編譯和燒寫，以及文件系統(tǒng)的制作。 3.1 嵌入式操作系統(tǒng)簡介 根據(jù)IEEE的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的裝置”。這主要是從應(yīng)用上加以定義的，從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體。不過上

27、述定義并不能充分體現(xiàn)出嵌入式系統(tǒng)的精髓，目前國內(nèi)一個(gè)普遍被認(rèn)同的定義是:以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。簡單地說，嵌入式系統(tǒng)集系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件于一體，類似于PC中BIOS的工作方式，具有軟件代碼小、高度自動(dòng)化、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)的體系。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是可獨(dú)立工作的“器件”。在明確了嵌入式系統(tǒng)定義基礎(chǔ)上，我們可從以下幾方面來理解嵌入式系統(tǒng): (1)嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊

28、密結(jié)合的，它具有很強(qiáng)的專用性，必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁減利用。嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場，具有較長的生命周期。 (2)嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。 (3)嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。 (4)嵌入

29、式系統(tǒng)本身不具備自主開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。 本系統(tǒng)采用的軟件系統(tǒng)為嵌入式Linux 操作系統(tǒng). Linux 操作系統(tǒng)開放源代碼,可裁減, 無版稅. 經(jīng)過多年的發(fā)展系統(tǒng)非常穩(wěn)定,開發(fā)技術(shù)比較成熟. 嵌入式Linux 有以下優(yōu)點(diǎn): (1) Linux 的是可以定制和可裁減的. Linux 系統(tǒng)從設(shè)計(jì)開始就考慮到了系統(tǒng)的定制性和裁減性.不僅Linux 內(nèi)核可以裁減,而且文件系統(tǒng)也是可以裁減的. (2) Linux 是開發(fā)源代碼的,任何都可以獲得其源代碼并加以修改. 這對嵌入式開發(fā)來說是很必要的. (3) L

30、inux 本身支持包括X86 、ARM 等在內(nèi)的多種硬件平臺(tái). (4) 系統(tǒng)小巧. 一個(gè)功能完備的Linux 內(nèi)核要求大約1 MB 內(nèi)存. (5) 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能. Linux 幾乎支持所有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備. 一個(gè)嵌入式Linux 系統(tǒng)只需要下面三個(gè)基本元素:引導(dǎo)程序、Linux 微內(nèi)核(由存管理、進(jìn)程管理和事務(wù)處理構(gòu)成) 和初始化進(jìn)程. 要實(shí)現(xiàn)最低限度的工作能力,還需要添加硬件驅(qū)動(dòng)程序和相應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)程,以提供所需功能,如果要讓它有更多的功能且保

31、持小型化,還可以加上文件系統(tǒng)、TCP/ IP 網(wǎng)絡(luò)支持、GUI (圖形用戶界面) 和設(shè)計(jì)精簡的應(yīng)用程序,并將其放在ROM、RAM、FLASH 中啟動(dòng). 由于嵌入式Linux 操作系統(tǒng)的高度靈活性,開發(fā)者可以很容易地對它進(jìn)行定制或作適當(dāng)開發(fā),來滿足實(shí)際應(yīng)用需要這里最主要的一步是剪裁L x 內(nèi)核,將原先比較龐大的系統(tǒng)內(nèi)核(相對嵌入式系統(tǒng)來說) 改造成一個(gè)小巧的可配置的內(nèi)核, 并且要保持Linux 的基本功能以及對Linux 應(yīng)用程序、驅(qū)動(dòng)程序的完全支持. 3.2 內(nèi)核的剪切、移植、與編譯和燒寫 1配置移植Linux內(nèi)核 （1）解壓內(nèi)核包 將提供的linux內(nèi)核壓縮包解壓到你想要的目錄下，輸

32、入如下命名： Tar zxvf/mnt/cdrom/linux/kernel2410.trz (2)編輯Makefile文件 進(jìn)入解壓的目錄后，運(yùn)行命令:ViMakefile 找到CROSS_COMPILE=opt/host/arm4/bin/arm41-unknown-linux這行將它改為: CROSS_COMPILE=arm-linux設(shè)置如圖3.1所示: 圖3.1 燒寫工具提示信息 設(shè)置好編譯器保存后退出。 (3)配置內(nèi)核 輸入命令 :make memueonfig 進(jìn)入配置欄的“Load an Alteenate Configura

33、tion File” 具體操作如圖3.2 圖3.2 內(nèi)核參數(shù)設(shè)置界面 (3)執(zhí)行命令 :makedeP (4)接著輸入命令 :make zlmage 2 Linux內(nèi)核的燒寫 (l)上電啟動(dòng)開發(fā)板，進(jìn)入BIOS界面，如圖3.3所示: (2)接上 usBnEVICE的連接線，選擇“0”，選擇usB下載，注意用uSB下載要先在PC端裝好驅(qū)動(dòng)程序，保證USB連接好，有時(shí)PC端出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)無法識(shí)別的USB設(shè)時(shí)，可在BIOS中輸入ESC取消下載，等幾秒鐘再輸入“0” 啟動(dòng)USB下載。出現(xiàn)“NOW USB is connected”說明USB正確枚舉了，這時(shí)可以通過USB下載了。如圖3.

34、4所示: 圖3.3 BOIS界面 圖3.4 選擇USB操作界面 （3）點(diǎn)擊“USB Port”中的“Transmit”選項(xiàng)，選擇zlmage(這個(gè)映像文件在光盤目錄的“目標(biāo)代碼“文件夾下)，下載結(jié)束后，會(huì)提示是否要立即運(yùn)行，這時(shí)輸入n，將再次進(jìn)入主功能菜單。如圖3.5所示。下載成功后，在出現(xiàn)主功能菜單后，選擇2，將出現(xiàn)如下界面。如圖3.6所示: 圖3.5 設(shè)置內(nèi)核不運(yùn)行界面 圖3.6 選擇燒寫內(nèi)核界面 在出現(xiàn)上面的提示后，輸入1，在接下來的提示輸入Y，將zlmage燒寫到NANDFLASH的分區(qū)1

35、中。燒寫成功后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入主功能菜單。 3.3 文件系統(tǒng)的制作 Cramfs跟文件系統(tǒng)的制作。將程序和模塊添加到根文件系統(tǒng)中，以gec24l0中的 gec2410_delno.erafs根文件系統(tǒng)的添加為例。 (l)將 gec2410_demo.crafms拷貝到任意目錄下:Cp gec2410_delno.cramfs/home (2)在該目錄下建立兩個(gè)文件:mkdir yl，mkdir y2 (3)將 gec2410_demo.crafims掛接到y(tǒng)l目錄下:Mount-eramfs-olooPgee2410ee_cramfs chang (4)將yl目錄下的內(nèi)容壓縮: Cd

36、 yl /進(jìn)入yl目錄 Tar-fyl.tar */這樣將產(chǎn)生一個(gè)yl.tar包。 (5)將包解壓到y(tǒng)2目錄下 ulnountyl /卸載掛接 cd.. /進(jìn)入上一級(jí)目錄 mvchang.tary2 /把 yl.tar移到y(tǒng)2目錄下面 cdyZ /進(jìn)入y2目錄 tar_vfyl.tar /將打包的根文件系統(tǒng)里的內(nèi)容解壓 rm yl.tar /移除yl.t

37、ar (6)將自己的驅(qū)動(dòng)gpfodry.o和應(yīng)用程序gpio_test拷貝到相應(yīng)的目錄下:將 gpiodry.o拷貝到y(tǒng)2/usr/目錄下 (7)經(jīng)過上面的步驟就可以將自己的驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序添加到cramfs根文件系統(tǒng)中了，現(xiàn)在將開始制作出cramfs根文件系統(tǒng):先將mkcrafs文件拷貝到y(tǒng)2所在的目錄，在這個(gè)目錄下運(yùn)行命令 :mkcramfs y2 gec2410_demo.crammfs，運(yùn)行成功后，會(huì)在該目錄下生成 gec2410_demo.crammfs根文件系統(tǒng) (8)根文件系統(tǒng)制作成功后，就可以把它燒寫到相應(yīng)的地方啦。 4.Modbus簡介 主要介紹了mod

38、bus協(xié)議的由來作用于特點(diǎn)，并介紹了modbus上的數(shù)據(jù)傳輸。 4.1 modbus的作用與特點(diǎn) Modbus是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌）在1979年發(fā)明的，是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議。Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如何回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，

39、以及怎樣偵測錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。 　　當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測的方法。 Modbus具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 　 （1）標(biāo)準(zhǔn)、開放，用戶可以免費(fèi)、放心地使用Modbus協(xié)議，不需要交納許可證費(fèi)，也不會(huì)侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，支持Modbus的廠家超過400家，支持Modbus的產(chǎn)

40、品超過600種。 　　（2）Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。 ?。?）Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發(fā)簡單。 4.2 modbus上的數(shù)據(jù)傳輸 Modicon控制器上的標(biāo)準(zhǔn)Modbus端口是使用一個(gè)RS-232兼容的串行接口，定義了連接器，接線電纜，信號(hào)等級(jí)，傳輸波特率，和奇偶校驗(yàn)，控制器可直接或通過調(diào)制解調(diào)器(以后簡稱Modems)接入總線(網(wǎng)絡(luò))。控制器通訊使用主從技術(shù)，即主機(jī)能起動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，稱查詢。而其它設(shè)備(從機(jī))應(yīng)返回對查詢作出的響應(yīng)，或處理查詢所要求的動(dòng)作。

41、典應(yīng)的主機(jī)設(shè)備應(yīng)包括主處理器和編程器。典應(yīng)的從機(jī)包括可編程控制器。 主機(jī)可對各從機(jī)尋址，發(fā)出廣播信息，從機(jī)返回信息作為對查詢的響應(yīng)。從機(jī)對于主機(jī)的廣播查詢，無響應(yīng)返回Modbus協(xié)議報(bào)據(jù)設(shè)備地址，請求功能代碼，發(fā)送數(shù)據(jù)，錯(cuò)誤校驗(yàn)碼，建立了主機(jī)查詢格式，從機(jī)的響應(yīng)信息也用Modbus協(xié)議組織，它包括確認(rèn)動(dòng)作的代碼，返回?cái)?shù)據(jù)和錯(cuò)誤校驗(yàn)碼。若在接收信息時(shí)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤或從機(jī)不能執(zhí)行要求的動(dòng)作時(shí)，從機(jī)會(huì)組織一個(gè)錯(cuò)誤信息。并向主機(jī)發(fā)送作為響應(yīng)。 4.3 Modbus協(xié)議 幀結(jié)構(gòu) 控制器能設(shè)置為兩種傳輸模式（ASCII或RTU）中的任何一種在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)通信。用戶選擇想要的模式，包括串口通

42、信參數(shù)（波特率、校驗(yàn)方式等），在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，在一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。 1. ASCII模式 當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以ASCII（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）模式通信，在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)都作為兩個(gè)ASCII字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到1秒而不產(chǎn)生錯(cuò)誤。 ASCII幀 使用ASCII模式，消息以冒號(hào)（:）字符（ASCII碼 3AH）開始，以回車換行符結(jié)束（ASCII碼 0DH,0AH）。 其它域可以使用的傳輸字符是十六進(jìn)制的0...9,A...F。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備不斷偵測“:”字符，當(dāng)有一個(gè)冒

43、號(hào)接收到時(shí)，每個(gè)設(shè)備都解碼下個(gè)域（地址域）來判斷是否發(fā)給自己的。 消息中字符間發(fā)送的時(shí)間間隔最長不能超過1秒，否則接收的設(shè)備將認(rèn)為傳輸錯(cuò)誤。一個(gè)典型消息幀如下所示： 起始位 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù)據(jù) LRC校驗(yàn) 結(jié)束符 1個(gè)字符 2個(gè)字符 2個(gè)字符 n個(gè)字符 2個(gè)字符 2個(gè)字符 2、RTU模式 當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以RTU（遠(yuǎn)程終端單元）模式通信，在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)包含兩個(gè)4Bit的十六進(jìn)制字符。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù)。 RTU幀 使用RTU模式，消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符時(shí)

44、間的停頓間隔開始。在網(wǎng)絡(luò)波特率下多樣的字符時(shí)間，這是最容易實(shí)現(xiàn)的(如下圖的T1-T2-T3-T4所示)。傳輸?shù)牡谝粋€(gè)域是設(shè)備地址?？梢允褂玫膫鬏斪址鞘M(jìn)制的0...9,A...F。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測網(wǎng)絡(luò)總線，包括停頓間隔時(shí)間內(nèi)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)域（地址域）接收到，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自己的。在最后一個(gè)傳輸字符之后，一個(gè)至少3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定了消息的結(jié)束。一個(gè)新的消息可在此停頓后開始。 整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流轉(zhuǎn)輸。如果在幀完成之前有超過1.5個(gè)字符時(shí)間的停頓時(shí)間，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。同樣地，如果一個(gè)新消息在小于3.5個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著

45、前個(gè)消息開始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮腃RC域的值不可能是正確的。一典型的消息幀如下所示： 起始位 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù)據(jù) CRC校驗(yàn) 結(jié)束符 T1-T2-T3-T4 8Bit 8Bit n個(gè)8Bit 16Bit T1-T2-T3-T4 5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主要論述了系統(tǒng)的框圖，以及傳感器的門限參數(shù)的設(shè)置。 5.1系統(tǒng)框圖 此系統(tǒng)以S3C2410處理器為基礎(chǔ)，在嵌入式Linux系統(tǒng)下，主要由多個(gè)監(jiān)控，以及處理部分組成?？驁D如圖5.1所示各個(gè)探測區(qū)域?qū)⑻綔y到的各種參數(shù)（煤氣、紅外等）通過modbus總線傳輸?shù)教幚砥?。處?/p>

46、器通過對數(shù)據(jù)采集模塊提供的信息 按照預(yù)先設(shè)定的程序處理和保存，同時(shí)將盜竊情況，火災(zāi)情況實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警發(fā)送到異地PC管理終端。 紅外探測器 磁感應(yīng)器 煙霧傳感器 人體探測器 鍵盤模塊 前端控制器 上位機(jī) 聲光報(bào)警 顯示模塊 modbus 圖5.1 系統(tǒng)框圖 5.2 傳感器的門限參數(shù)設(shè)置 傳感器負(fù)責(zé)采集信號(hào)并向處理器傳輸信號(hào)，因此傳感器的選擇很重。整個(gè)安防系統(tǒng)學(xué)要多類傳感器:感煙傳感器用來探測火災(zāi)的，卷簾門磁傳感器是用來防盜的，可燃?xì)怏w探測器是感應(yīng)空氣中的有毒或可燃?xì)怏w的。下面具體介紹各類傳感器，并設(shè)定傳感器的門限值: 1感煙傳感

47、器 工作電流:靜電電流小于10uA，報(bào)警工作電流在10-30mA之間;煙霧靈敏度:符合UL的217號(hào)標(biāo)準(zhǔn);工廠測試準(zhǔn)值為每英尺3.2%的微弱灰煙，傳感器有反應(yīng);工作環(huán)境:-5℃一50℃，10-90%無冷凝;當(dāng)煙霧濃度超過2%時(shí)，就應(yīng)該報(bào)警，所以設(shè)置的煙感報(bào)警門限信號(hào)為:F02% 2卷簾門磁傳感器 無線門磁傳感器是一種在保安監(jiān)控、安全防范系統(tǒng)中非常常用的器件，無線門磁傳感器工作很可靠、體積小巧，尤其是通過無線的方式工作，使得安裝和使用非常方便、靈活。無線門磁傳感器用來監(jiān)控門的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)門不管何種原因被打開后，無線門磁傳感器立即發(fā)射特定的無線電波，遠(yuǎn)距離向主機(jī)報(bào)警。即當(dāng)有人非法打開或撬開門

48、，立即發(fā)出信號(hào)。當(dāng)門磁間的距離超過3厘米的時(shí)候，就應(yīng)該報(bào)警，所以設(shè)置的防盜報(bào)警門限值為S03cm。 3可燃?xì)怏w探測器 所謂氣體傳感器，就是將氣體(一般指空氣)中含有的特定氣體(即待測氣體)以適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)檢測或定量的器件。相當(dāng)于動(dòng)物的嗅覺器官，人稱電子鼻。TGS系列傳感器屬n型半導(dǎo)體類氣體傳感器，其主要成分是二氧化錫燒結(jié)體。當(dāng)吸附還原性氣體(例如液化氣、天然氣、氫氣、一氧化碳、有機(jī)溶劑蒸氣等)時(shí)，電導(dǎo)率上升。當(dāng)恢復(fù)到清潔空氣中時(shí)，電導(dǎo)率恢復(fù)。TGS傳感器就是將這種電導(dǎo)率變化，以輸出電壓的方式取出，從而檢測出氣體的濃度。當(dāng)可燃?xì)怏w的濃度超過1%的時(shí)候，就應(yīng)該報(bào)警，所以設(shè)置的氣體泄漏報(bào)警信號(hào)為B

49、0l%。 傳感器具體傳輸如圖5.2所示： 短距離無線傳輸 模塊 煙霧傳感器 ARM開發(fā)板 短距離無線傳輸 模塊 防盜傳感器 短距離無線傳輸 模塊 可燃?xì)怏w 傳感器 圖5.2 傳感器傳輸圖 5.3串口設(shè)計(jì) 處理器與設(shè)備間的交互是通過串口來進(jìn)行的，LINUX操作系統(tǒng)一開始就對串行口提供了很好的支持。串口應(yīng)用程序設(shè)計(jì)如圖5.3所示 加載串口文件 判斷信息，發(fā)送 報(bào)警信號(hào) 讀取串口數(shù)據(jù) 設(shè)置串口

50、 打開串口 圖5.3串口設(shè)計(jì)流程圖 串口設(shè)計(jì)的具體流程：（附錄A） 6總結(jié)與展望 6.1 總結(jié) 安全防范技術(shù)也是在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷的向前發(fā)展，就像通信自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展一樣，網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化將是安全防范技術(shù)的發(fā)展方向。 此嵌入式安防系統(tǒng)是基于ARM處理器和Linux操作系統(tǒng)開發(fā)而成的。ARM處理器是采用的三星公司出品的S3C2410ARM9處理器，Linux操作系統(tǒng)是經(jīng)過剪切的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。 縱觀全文，可以得到以下主要研究成果: 1 介紹了安防系統(tǒng)的組成以及其子系統(tǒng)，分析了安防系統(tǒng)的發(fā)展方向。 2 L

51、inux操作系統(tǒng)的分類與介紹，基于ARM處理器的硬件開發(fā)平臺(tái)，包括S3C2410系列的ARM處理器的介紹 3 采用了嵌入式Linux系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)，介紹了Linux系統(tǒng)的特點(diǎn)，對Linux系統(tǒng)的內(nèi)核和文件系統(tǒng)作了進(jìn)一步的研究。 4 介紹了modbus協(xié)議的由來作用于特點(diǎn)，并對modbus上的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行研究。 由于安防系統(tǒng)涉及較廣，本人學(xué)術(shù)有限，本論文主要搭建了安防系統(tǒng)的整體框圖。對于其中涉及的的一些知識(shí)點(diǎn)如：串口驅(qū)動(dòng)等僅作介紹。 6.2展望 通過不斷的學(xué)習(xí)與研究，逐步了解了嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，涉及的方面也越來越廣。本文只是對嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)方面進(jìn)行了研究。

52、由于水平和時(shí)間有限，嵌入式安防報(bào)警系統(tǒng)的軟硬件還有許多要改進(jìn)的地方。本人認(rèn)為在以后的工作中，可以在以下方面做更一步的研究: 本系統(tǒng)是通過輸入指令進(jìn)行控制，不夠智能。因此可以安裝一個(gè)觸摸屏，并且移植MiniGUI系統(tǒng)。MiniGUI是面向?qū)崟r(shí)嵌入式系統(tǒng)的輕量級(jí)圖形用戶界面支持系統(tǒng)，它具有體積小、可配置、穩(wěn)定性高、運(yùn)行速度快、可移植于各種嵌入式操作系統(tǒng)中的特點(diǎn)。這樣用戶操作更簡單，使系統(tǒng)的應(yīng)用的范圍更廣。 隨著數(shù)字化信息的發(fā)展，數(shù)字智能產(chǎn)品極大的方便了人們的生活，安防報(bào)警系統(tǒng)為人們的財(cái)產(chǎn)生命安全起到了保護(hù)作用，著技術(shù)的發(fā)展，跟智能更先進(jìn)的安防系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用到人們的日常生活中。 參考文獻(xiàn) [l

53、] 孫天澤，袁文菊，張海峰.嵌入式設(shè)計(jì)及Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)指南[M」.電子工業(yè)出版社，2005(6). [2] 孫天澤，袁文菊，張海峰.嵌入式設(shè)計(jì)及Linux開發(fā)指南一基于ARM9處理器.北京:電子工業(yè)出版社.2005(4). [3] 周立功，ARM微控制器基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版社，2003 4). [4] 青靜.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)例詳解一基于ARM的應(yīng)用[M」.北京:北京航天航空大學(xué) 出版社，2005 [5] CraigHollabaugh著，陳雷，鐘書毅等譯，嵌入式LINUX-硬件、軟件與接口.北京:電 子工業(yè)出版社.2003(7). [6] 馬忠梅

54、，馬廣云，徐英慧等.ARM嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2002 [7] 沈緒榜.嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的展望.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2001. 附錄A： 下面是串口設(shè)計(jì)的具體流程: （1）串口傳輸需要的頭文件: #include /*標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出定義*/ #include /*標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫定義*/ #include /*Unix標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)定義*/ #include #include #inclu

55、de /*文件控制定義*/ #include /*PPSix終端控制定義*/ #include /*錯(cuò)誤號(hào)定義*/ (2)打開串口: 在Linux下串口文件是位于/dev下的。串口二為 /dev/ttysl，此處我打開的是串口二。打開串口是通過使用標(biāo)準(zhǔn)的文件打開函數(shù)操作: Int Port_handle=l: SPrinif (deviceeename，” /dev/ttys%d,port_num); Port_handle=open(deviee_name，O_RDWRO_NOCTTY

56、|O_NDELAY): O_RDWR|O_ NOCTTY|O_NDELAY表示串口的可讀寫，這里 port_handle=1，表示選擇的是串口2。 (3)設(shè)置串口: 最基本的設(shè)置串口包括波特率設(shè)置，效驗(yàn)位和停止位設(shè)置。串口的設(shè)置主要是設(shè)置 struottennins結(jié)構(gòu)體的各成員值。 structtennios的原型如下: Struct termios { Unsigned short c_iflag;/*輸入模式標(biāo)志*/ Unsigned short c_oflag;/*輸出模式標(biāo)志*/ Unsigned short c_cflag;/*控制模式標(biāo)志*/ Unsig

57、ned short c_lflag;/*loealmodeflags*/ Unsigned char c_line;/*linedisciPline*/ Unsigned char c_cc[NCC];/*controlcharacters*/ }; 輸入模式標(biāo)志在c_iflag掌管所有的輸入處理，這就意味著由裝置上傳來的字節(jié)在還沒用read功能讀取前可以先處理過;同理c_oflag掌管所有的輸出處理;c_cflag包含連接的設(shè)定，如速率、每字元多少位元、停止位元等等;區(qū)域模式標(biāo)志放在c_lflag，用來偵測字節(jié)是否回應(yīng);最后c_cc陣列定義了數(shù)據(jù)終了的控制字元、停止等等。

58、 致 謝 本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師田茂老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，田老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。長時(shí)間以來，田老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向田老師致以誠摯的謝意！ ? ? 在此，我還要感謝同寢室的三位同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 外文翻譯： 基于GSM和ARM的遠(yuǎn)程報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng) 原文來源：China security nets 譯文

59、正文： 摘要 本文提出了一種基于GSM和ARM的遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用ARM-基于單片機(jī)作為MCU LPC2368，煙霧傳感器MQ-2檢測的有害氣體，溫度傳感器DS18B20、濕度傳感器HS1101監(jiān)測檢查在房間內(nèi)的濕度，溫度。此外，我們使用磁性開關(guān)門，我們將他固定在門上和窗戶。如果一家之主回來，他可以通過鍵盤輸入密碼。微控制器，然后禁用從門磁性報(bào)警切換。一旦發(fā)生異常，MCU將得到報(bào)警信號(hào)，立即和控制系統(tǒng)的相機(jī)拍照，并發(fā)送多媒體消息（MMS）的通知報(bào)警信息。 關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)監(jiān)控，遠(yuǎn)程報(bào)警;彩信 1介紹 人們的生活水平提高了，人們關(guān)注的焦點(diǎn)家居安全和倉庫的安全，警衛(wèi)的保護(hù)和氣體

60、泄漏。防盜也是要考慮的關(guān)鍵因素。我們介紹了一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制系統(tǒng)，其中包含溫度，濕度，煙霧傳感器監(jiān)察房子。我們還可以使用門磁性開關(guān)，以防止入室行竊。每當(dāng)發(fā)生異常情況，單片機(jī)控制相機(jī)拍照通過GSM模塊發(fā)送彩信給一家之主。 2系統(tǒng)介紹 該報(bào)警系統(tǒng)采用基于ARM微控制器LPC2368，包括監(jiān)測模塊溫度傳感器DS18B20，HS1101濕度傳感器，煙霧傳感器MQ-2，門磁性開關(guān)，串口攝像頭，數(shù)碼門鎖模塊和GSM模式?？驁D如圖 傳感器通過AD接口將數(shù)據(jù)傳送到MCU。每一個(gè)傳感器被放置在適當(dāng)?shù)牡胤剑⑼ㄟ^導(dǎo)線連接的MCU，所以他們可以監(jiān)視的情況隨處可見。該計(jì)劃包括三個(gè)部分。首先，傳感器報(bào)警信息傳

61、輸?shù)轿⒖刂破鳎琇PC2368控制的相機(jī)捕捉到的圖像，最后，MCU通過GSM模式發(fā)送彩信到手機(jī)。 3．硬件設(shè)計(jì) LPC2368微控制器是基于ARM的微控制器，應(yīng)用需要串行各種用途的通信。它包含高達(dá)512KB的嵌入式高速快閃記憶體、高達(dá)32KB 的SRAM，10位ADC輸入復(fù)之間的6個(gè)引腳，4個(gè)UART帶小數(shù)波特率發(fā)生器，它可以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的所有通信手段。溫度傳感器DS18B20的。它可以測量溫度從-55°C至+125°C。精度為0.5°C。溫度計(jì)的分辨率是從9至12位的信息，可編程發(fā)送到/從DS18B20的超過了1-Wire接口。濕度傳感器HS1101，它是標(biāo)準(zhǔn)不需要校準(zhǔn)的完全互換性條

62、件，包括波峰焊，回流焊和水浸泡。我們使用的集成電路TLC555 記錄從傳感器信號(hào)的變化，變成信號(hào)頻率的變化。所以單片機(jī)捕捉信號(hào)的頻率。在如圖所示的電路。 HS1101接口電路 煙霧傳感器MQ-2。這種傳感器可用于在家里或在工廠檢測eakage的有害氣體。它可以檢測天然氣，甲烷，丙烷，丁烷，酒精，氫氣。它可以測量范圍廣，迅速作出反應(yīng)，這是高靈敏度和穩(wěn)定。驅(qū)動(dòng)電路很簡單。 MQ-2的接口電路如圖。 MQ-2的接口電路 為了防范打擊入室行竊，這個(gè)系統(tǒng)還包含磁性開關(guān)門報(bào)警盜竊。磁性開關(guān)門通常是關(guān)閉的。每當(dāng)大門是敞開的，常閉開關(guān)斷開，電壓變化，如果電壓超出限制，它會(huì)自動(dòng)報(bào)警。 鍵盤是

63、數(shù)字鍵盤，其中有一個(gè)USB接口。 LPC2368具有內(nèi)部USB傳輸協(xié)議。因此，它直接連接LCP2368的引腳。該相機(jī)具有300萬像素。其輸出格式為JPG。它的數(shù)據(jù)傳送到 微控制器通過RS232接口。GSM模式下，通信通過RS232接口傳輸?shù)絃PC2368。我們使用GSM模式發(fā)送彩信。也有一些發(fā)光二極管顯示工作狀態(tài)。LPC2368內(nèi)部的SD卡接口，系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SD卡。 4．軟件設(shè)計(jì) 該計(jì)劃包括三個(gè)部分。程序流程圖如圖。 程序流程圖 首先，我們初始化單片機(jī)，程序PCON寄存器使空閑模式下，配置“PCONP中”注冊禁用不需要的外設(shè)功能。然后決定為正常數(shù)據(jù)每個(gè)傳感器。等待指示，從AD引

64、腳或計(jì)數(shù)器引腳微控制器。LPC2368具有10位A/ D轉(zhuǎn)換器輸入之間的6個(gè)引腳復(fù)。我們設(shè)置的AD CONV時(shí)間序列和AD轉(zhuǎn)換精度，配置AD中斷寄存器，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換完成后，中斷請求，單片機(jī)產(chǎn)生中斷和接收數(shù)據(jù)。與預(yù)先設(shè)定的比較數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)有異常，微控制器發(fā)出報(bào)警 ?濕度傳感器HS1101顯示濕度的變化，通過變化電容。所以我們使用的TLC555變成頻率變化的電容變化。 周期的計(jì)算公式： LPC2368計(jì)數(shù)器引腳與外部傳感器的輸出引腳連接到閱讀的變化周期，反針紀(jì)錄采樣頻率，然后微控制器決定是否異?；虿慌c預(yù)置的數(shù)字比較后，房間的濕度。我們使用數(shù)字鍵盤的USB通信。 USB引腳接收數(shù)據(jù)通過中斷。

65、如果輸入正確的密碼，微控制器應(yīng)忽略從磁性開關(guān)門信號(hào)門上和窗戶，其他傳感器將照常上班。如果從傳感器接收到的數(shù)據(jù)是異常的，微控制器的操作相機(jī)，發(fā)送接收指令拍照。然后存儲(chǔ)到SD卡中的圖像數(shù)據(jù)。配置 “MICClock”，“MCIDataLength”，“MICDataCtrl”等寄存器操作的MCI。密碼 也存儲(chǔ)在SD卡。同時(shí)，單片機(jī)控制蜂鳴器的聲音為30秒或更長時(shí)間。單片機(jī)發(fā)送“AT”的指示操作GSM模式。發(fā)送“AT^ UPLOADFILE”指令上傳圖像數(shù)據(jù)從SD卡的GSM模式下，如果確認(rèn)“上傳文件確定”，發(fā)送指令“AT^ MMSSEND”GSM模式下，告訴電話號(hào)碼。然后在GSM模式下，發(fā)送彩信報(bào)警通知給一家之主的手機(jī)。 5。試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論 核心系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和測試結(jié)果如圖。 系統(tǒng)的整體核心結(jié)構(gòu)和測試結(jié)果 通過測試，我們可以看到每當(dāng)危險(xiǎn)發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)通知戶主一次。該系統(tǒng)是運(yùn)用也家里或倉庫??保護(hù)。它可以檢測到許多方面，適應(yīng)多地方。通過GSM和彩信報(bào)警是在未來的趨勢，能告知戶主告訴一家之主更多的信息。