基于ARM及GPRS的智能家居系统的实现

1、.：.；基于ARM及GPRS的智能家居系统的实现 HYPERLINK ddvip/ 豆豆网 HYPERLINK tech.ddvip/ 技术运用频道2021年05月11日 【字号： HYPERLINK javascript:SetFont(12px); 小 HYPERLINK javascript:SetFont(14px); 中 HYPERLINK javascript:SetFont(16px); 大】 HYPERLINK javascript:window.external.AddFavorite(this.location.href,%20this.document.title) 收藏

2、本文关键字： HYPERLINK tech.ddvip/search.php?key=%CD%BC%CF%F1%B4%AB%B8%D0%C6%F7 t _blank 图像传感器 HYPERLINK tech.ddvip/search.php?key=%CE%DE%D6%BD%BC%C7%C2%BC%D2%C7 t _blank 无纸记录仪 HYPERLINK tech.ddvip/search.php?key=%B1%E4%C6%B5%C6%F7 t _blank 变频器 HYPERLINK tech.ddvip/search.php?key=Nios%20II t _blank Nios I

3、I HYPERLINK tech.ddvip/search.php?key=CMMB t _blank CMMB本文针对目前国内智能家居系统的局限性，提出一种基于GPRS无线技术的智能家居系统，不仅能对小区多个住宅内的平安情况进展实时监控，还实现了“三表即水表、电表、燃气表的远程抄送。0 引言 近年来，随着网络通讯技术，电子技术，计算机技术的迅猛开展，人们对生活质量提出了更高的要求，现代化的家居环境也备受人们的关注。目前，国内的智能家居系统主要集中在对单个住宅分散的子系统的控制上，这些子系统功能上比较单一，很难实现信息共享，不便于进展集中管理。本文针对目前国内智能家居系统的局限性，提出一种基于

4、GPRS无线技术的智能家居系统，不仅能对小区多个住宅内的平安情况进展实时监控，还实现了“三表即水表、电表、燃气表的远程抄送。1GPRS技术简介 GPRSGeneral Packet Radio Service，即通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，面向用户提供挪动分组的IP或者X.25衔接。与GSM电路交换数据相比，GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势：资源共享，频带利用率高，用户只需在进展数据传输时才占有系统资源；数据传输率高，GPRS采用分组交换技术，每个用户能同时占用多个无线信道，同一无线信道又可由多个用户共享。实际上，GPRS最高传输率可达171.2

5、kbit/s；支持X.25协议和IP协议，可与现有的数据网络进展互通互连；用户永远在线且按流量、时间计费，通讯本钱低。由此可见，将GPRS技术运用于智能家居系统的数据传输是最理想的选择。2系统功能及总体构造设计21系统实现的功能 该系统主要是针对普通住宅小区家庭用户而设计的，它可以对小区内用户住宅内平安情况进展集中监控和管理，同时还实现了门禁及抄表功能。用户可以根据本人需求进展监控形状、监控参数的设置。系统实现了以下功能：1家居安防监控：当小偷闯入住宅或者有火灾、燃气走漏等危急事件发生时，监控终端能实时地监测到险情，向监控中心发送告警信息，监控中心那么以GSM短信的方式通知户主2家居平安情况远

6、程实时监控与查询：主人离家在外，可经过发送手机短信的方式来查询家中平安情况信息。3现场图像抓拍功能：在设防形状下，当红外传感器或者门磁触发告警时，系统将启动图像抓拍器，对现场进展拍摄，所拍摄的图像经过GPRS网络发送到监控中心的主机上进展备份。用户也可以经过发送送机短信的方式来启动图像抓拍的功能。4“三表远程自动抄送与门禁功能：可以定时或自动读取用户家中的水表、电表、煤气表的用量，并根据相应价钱计算费用。当有刷卡开门事件时，判别卡合法那么允许进入。22系统总体构造智能家居系统由监控终端，GSM短信收发模块，监控主机三部分组成。监控终端硬件采用ARM7平台，软件采用嵌入式实时操作系统VxWork

7、s。监控主机是一台运转监控管理软件的PC机，普通置于小区的物业管理中心。图1是整个系统架构图。图1 系统架构系统任务时，监控终端循环检测安装在室内的门磁、红外、烟雾、燃气监测等传感器，当检测到有异常情况发生时，终端控制警笛发出告警声音，提示户主及物业管理人员有险情发生并采取防备措施。另外，监控终端还经过GPRS网络向监控中心发送告警信息。当终端检测到门磁或红外告警时，将启动图像抓拍器，对用户室内现场进展延续拍照，拍摄到的图像终端先进展缓存，再经过GPRS网络发送至监控主机，监控主机将图像以文件的方式进展备份。监控终端还循环接纳监控主机下发的数据恳求命令，终端对这些命令进展解析。假设是查询传感器

8、及门磁形状，监控终端对相应传感器的形状进展检测，向监控主机前往传感器的形状信息；假设是查询水表、电表或者煤气表的用量命令，监控终端根据“三表的RS-485协议，构造查询帧命令,发送相应的查询命令，将“三表前往的数据按照系统的通讯协议打包，经过终端上内置的GPRS模块发送到监控主机。监控主机接纳到终端发送的数据后，先对数据帧进展解析。假设是告警信息，那么监控主机将根据不同的告警播放相应的告警提示音，提示管理员作出处置。当有告警发生时，监控主机经过RS232接口输出AT指令，控制外置GMS模块向系统预先设置好的住宅主人的手机号码发送告警短信，通知户主家中有警情发生。同时，监控主机还将把告警事件以日

9、志的方式记录下来，以便事后对告警信息进展查询；当接纳到的数据帧是抄表命令前往的数据时，主机将把数据写入到系统数据库。同时，在显示界面上弹出一个新窗口，显示户主信息、查询时间、表的用量、相应费用等信息。3系统硬件设计 监控终端的原理图如图2所示。 HYPERLINK img.ddvip/2021_05_11/1242043501_ddvip_4075.jpeg t _blank 图片看不清楚？请点击这里查看原图大图。图2 终端原理图终端硬件采用的是嵌入式硬件平台，CPU选用三星公司的基于ARM7TDMI内核的S3C440X微处置器，该处置器是三星公司专为PDA和普通运用开发提供的高性价比和高性能

10、的处理方案。经过性能与本钱的综合思索,GPRS模块选用明基公司的 M22模块。该模块可任务在三种频率下：900/1800/1900MHz。支持语音通讯，具有GPRS、USSD和CSD三种数据方式及SMS和FAX功能；内嵌TCP/IP协议，软件支持规范AT 指令并遵照3GPP 27.07/27.05规范。 S3C44B0的IO口的D口扩展了三个按键，它们是设防键、开门键、消告警键。按下设防键，CPU检测到IO口为低电平，系统进入监控形状。该形状下，系统将循检测门磁及一切曾经安装的传感器。由于选用的传感器输出电平为0V或12V,而S3C44B0的外围接口电平为0V3.3V，传感器的输出需经光耦隔离

11、后衔接至CPU的IO引脚。采用光耦隔离还有一个作用：在雷雨天气，传感器输出导线很容易引入雷电，导线上会有瞬时高压脉冲，用光耦将传感器的输出与CPU的IO口隔离后，起到维护CPU的作用。当监测到开门键按下，电控锁吸合，门将翻开，此时为合法开门形状，不会产生告警。假设是在监控形状下，门被强行翻开，那么门磁输出由低电平变为高电平，CPU检测到门磁传感器输出高电平，产生告警，CPU控制GPD3口输出低电平，触发警铃产生告警音。告警发生时，CPU经过UART0发送AT指令来控制GPRS模块，经GPRS网络向系统监控主机发送告警信息，监控主机对告警信息进展分析处置。M22模块与CPU采用115200bps

12、的波特率进展通讯。它们之间的接口比较简单，只需求将接纳和发送两个引脚进展衔接。思索到本系统运转过程中需求保管大量的事件日志，如“三表查询的数据、告警事件日志以及告警抓拍到的50张图像等，系统扩展了大容量的外部存储器HY57V641620(容量为8MB的SDRAM)，SST39VF1601(2MB的FLASH)。其中SDRAM主要担任程序运转以及中间数据的保管，2MB的FLASH主要担任源程序的保管以及一些掉电需求保管的历史数据，事件日志、图像数据等。 图像抓拍器的主要作用是当有盗情发生时，进展现场抓拍。目前在国内市场上曾经有很多该类型的产品。我们选择了深圳安信阳光科技的彩眼 HRM600GJ图

13、像抓拍器。HRM600GJ自带以太网接口。HRM600GJ在接纳到S3C44B0发来的拍照命令包后进展延续拍照，所拍摄的图像为静态JPEG格式图象，解析度为320240，图像经过网口发送给ARM处置器等待处置。由于S3C44B0片内并不带以太网接口，因此必需扩展一片以太网接口芯片实现彩眼和 ARM处置器之间的互连。这里我们选用比较常见的也是性价比相对较高的RTL8019AS作为以太网接口芯片。 SN75LBC184是RS485驱动芯片。我们将S3C44B0的第二个串口UART1扩展为系统的RS485总线接口。该接口是CPU与“三表及刷卡器等设备的通讯接口。CPU按照主从方式与“三表进展通讯。C

14、PU定义为主设备，“三表为从设备。主从设备都有独一的设备地址，通讯时，主设备向指定地址的从设备发查询命令，从设备前往当前数据给主设备。4系统软件设计4.1终端软件传统的单片机程序设计根本上都采用顺序构造，实时性低且CPU对资源的利用率不高。这里，我们采用了嵌入式实时操作系统VxWorks，它是美国风河WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统RTOS。终端软件设计包括针对系统硬件平台进展的操作系统的移植和在VxWorks平台上运用程序的设计两部分。操作系统的移植的重点也即难点是BSPBoard Support Package的设计。VxWorks本身提供了针对许多处置器

15、的BSP，但针对S3C44B0的BSP并未提供。在设计系统BSP时，我们首先仔细研讨了其中一种BSP代码范例，了解并掌握了BSP的构造，然后在风河公司针对ARM处置器提供应用户的BSP模板的根底上设计了本系统的BSP，限于篇幅，对操作系统的移植部分本文将不作论述监控终端的运用程序采用模块化的设计思想。由于VxWorks支持多义务，我们将每个功能模块以一个义务来实现。从时间上看，各个义务处于并行运转的形状，极大地提高了系统对事件呼应的速度，有效地提高了CPU对资源的利用率。终端运用程序包含五个义务，分别是：音讯处置义务、传感器检测义务、GPRS通讯义务、RS485总线设备通讯义务、按键检测及处置

16、义务。除音讯处置义务以外，其它五个义务优先级一样。VxWorks中义务优先级从0到255，0为最高优先级，255为最低优先级。我们将音讯处置义务优先级设定为90，其它四个义务优先级都设定为100。这样可使音讯处置义务尽快的处置其它义务发送来的音讯，提高系统对外部事件的呼应速度。下面分别对各个义务所实现的功能进展简要的引见。1音讯处置义务该义务循环检测本人的音讯队列，当有其它义务发送来的音讯时，读取音讯，对音讯进展解析，确定事件类型，然后调用事件相应的处置函数进展处置。本系统定义了多种事件类型，主要有如下几种事件：传感器告警事件、设置终端参数事件、传感器形状恳求事件、刷卡开门事件、水表数据查询事

17、件、电表数据查询事件、煤气表数据查询事件和按键设置事件。2传感器检测义务在义务运转的时间片内，首先判别系统当前所的处形状，假设系统处于设防形状，那么CPU将对室内一切已安装传感器进展循环检测。假设系统任务在设防形状下，那么只对烟雾、煤气传感器进展检测。当义务检测到某一传感器的输出到达系统设定的告警阈值时，将向音讯处置义务的音讯队列发送一条传感器告警音讯，音讯中包含传感器通道编号。3GPRS通讯义务 此义务完成GPRS模块的初始化、终端与监控中心建立衔接以及数据通讯功能。4RS485总线设备通讯义务 义务完成“三表数据的读取以及用户刷卡检测功能。5按键检测及处置义务该义务完成对终端上三个功能键的扫描。当其中某个按键被按下时，CPU检测到键值，向音讯处置义务发送音讯，音讯义务将调用相应的处置函数进展处置。4.3监控中心软件 监控中心软件采用Borland C+