基于GPRS的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)

楊東　宋璇

摘 要：本系統(tǒng)結(jié)合嵌入式web服務(wù)器，GPRS技術(shù)以及嵌入式相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)用戶通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)家中情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及老年人緊急求救的處理。

關(guān)鍵詞：嵌入式 GPRS ARM9

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）03-0-01

一、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，使用S3C2410開發(fā)板和GPRS模塊和USB攝像頭，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控功能，控制器選用ARM9系列的S3C2410控制器，溫濕度傳感器，煙霧報(bào)警器，紅外傳感器以及老年人緊急報(bào)警器采集信號(hào)傳輸給控制器。如果溫度傳感器特測(cè)溫度高于一定的溫度或者紅外傳感器探測(cè)到有不法分子闖入，那么相應(yīng)的報(bào)警功能，滅火功能被開啟，并通過GPRS模塊通知用戶現(xiàn)場(chǎng)情況，用戶根據(jù)具體情況采取不同的措施給系統(tǒng)。完成一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控的主要功能。

二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

1.溫濕度傳感器模塊設(shè)計(jì)

溫度信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)選用的AD620元件是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、低功耗、高精度的單芯片儀用放大器，特別適合做小信號(hào)的前置放大級(jí)，經(jīng)AD620放大后的小信號(hào)失真度很小，可以把系統(tǒng)誤差控制在系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。用戶使用一只外部電阻器可以設(shè)置從1 到1000 任何要求的增益，最大誤差在±0.3%之內(nèi)。

2.GPRS模塊設(shè)計(jì)

智能家居監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊采用晨訊科技公司開發(fā)的GSM/GPRS模塊，針對(duì)短信發(fā)送功能的開發(fā)，本系統(tǒng)利用GSM/GPRS模塊提供的標(biāo)準(zhǔn)RS-232串行接口，通過AT指令的開發(fā)控制模塊進(jìn)行短信數(shù)據(jù)等傳輸。

GPRS模塊通過串口線連接到S3C2410的串口，掛載完成后，GPRS相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備文件，可以通過系統(tǒng)函數(shù)open（），read（），write（），close（）對(duì)/dev/s3c2410/ttyS0進(jìn)行讀寫操作。以下是程序里面涉及的AT指令：

AT+CMGC 發(fā)出一條短信息命令。

AT+CMGD= 刪除短信息。Index為所要?jiǎng)h除短信的記錄號(hào)。

AT+CMGF= 選擇短信息格式。mode=0為PDU模式，1為文本模式。

AT+CMGR= 讀短信息。Index為所要讀取短信息的記錄號(hào)。

AT+CMGS=xxxxxxxx 發(fā)送短信息。Xxxxxxxx為對(duì)方手機(jī)號(hào)碼，回車后接著輸入短信內(nèi)容

‘CRText‘CTRL+Z 然后接著按CTRL+Z發(fā)送短信。CTRL+Z的ASCII碼是26。

3.家電控制電路設(shè)計(jì)

基于GPRS的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)控制電路采用具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力的達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803，配合繼電器完成驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，繼電器本設(shè)計(jì)經(jīng)過多次測(cè)試最終選定型號(hào)為G6B-2114P，該繼電器采用24V供電，具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力和穩(wěn)定性，同時(shí)電路設(shè)計(jì)我們考慮到干擾問題存在，在驅(qū)動(dòng)電路上添加使用了光耦設(shè)計(jì)，防止干擾利用電源線進(jìn)入控制電路中，影響系統(tǒng)控制穩(wěn)定性。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.web服務(wù)器移植

基于GPRS的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)利用遠(yuǎn)程web網(wǎng)頁控制的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作，因此嵌入式系統(tǒng)需要我們移植一款嵌入式web服務(wù)器，根據(jù)多方查閱及研究，目前嵌入式系統(tǒng)常用的服務(wù)器有三種分別是THTTPD、Web Server：HTTPD和BOA。BOA屬于單任務(wù)小型HTTP服務(wù)器，其源代碼開放使用、穩(wěn)定性表現(xiàn)優(yōu)秀，比較適用于在嵌入式系統(tǒng)中移植開發(fā)；HTTPD也是可以考慮使用的服務(wù)器，但是因?yàn)槠鋵儆谧詈?jiǎn)單的一個(gè)Web Server，其功能較簡(jiǎn)單，認(rèn)證缺失，也不支持CGI。

基于GPRS的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)最終選用BOA+CGI的程序設(shè)計(jì)方案，CGI和www的工作原理HTTP協(xié)議是‘www的基礎(chǔ)，它是基于‘客戶/服務(wù)器模型，服務(wù)器可以同時(shí)為分布于網(wǎng)絡(luò)中的客戶端提供服務(wù)，建立在TCP/IP協(xié)議之上的“無連接”協(xié)議，其每次連接只能回應(yīng)單個(gè)請(qǐng)求。服務(wù)器運(yùn)行機(jī)制為，始終有一個(gè)守護(hù)進(jìn)程正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并實(shí)時(shí)監(jiān)聽端口，等待來自客戶的申請(qǐng)。當(dāng)一個(gè)申請(qǐng)來到時(shí)，將及時(shí)分配一個(gè)子進(jìn)程為申請(qǐng)連接服務(wù)。系統(tǒng)通過分析請(qǐng)求身份，服務(wù)器利用CGI調(diào)用外部應(yīng)用程序或返回HTML文件，同時(shí)將處理結(jié)果返回。系統(tǒng)腳本程序利用CGI進(jìn)行交互，根據(jù)客戶端提出請(qǐng)求時(shí)采取的方法，服務(wù)器將客戶所提供的信息進(jìn)行收集，并把信息及時(shí)發(fā)送至指定的CGI程序。

系統(tǒng)利用環(huán)境變量、命令行參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)輸入，外部CGI程序與www服務(wù)器進(jìn)行通信、傳遞有關(guān)參數(shù)。系統(tǒng)服務(wù)器提供了客戶端與CGI擴(kuò)展程序之間的信息交換的通道?？蛻舻恼?qǐng)求通過服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)輸出傳送給CGI的標(biāo)準(zhǔn)輸入，CGI對(duì)信息進(jìn)行處理后，將結(jié)果發(fā)送到它的標(biāo)準(zhǔn)輸入，然后由服務(wù)器將處理結(jié)果發(fā)送給客戶端。

2.網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器移植

對(duì)于內(nèi)核linux-2.6.35，不能再使用servfox，如果要使用的需要修改大量的代碼，在此選用新的方法來移植。需要兩個(gè)文件jpeg，mjpg-stream.移植如下：首先jpeg庫的移植，jpeg源碼下載后，解壓源碼包tar xvf jpegsrc.v8b.tar.gz，配置源碼，用make命令編譯源碼，執(zhí)行make install命令進(jìn)行安裝，使用cp命令將libjpeg.so.8拷貝庫到文件系統(tǒng)/source/rootfs/lib下。完成了對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的移植。

四、功能實(shí)現(xiàn)

基于GPRS的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)方便進(jìn)行擴(kuò)展，控制系統(tǒng)采用嵌入式S3C2410開發(fā)板，便于開發(fā)設(shè)計(jì)，用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行定制開發(fā)，利用手機(jī)接收?qǐng)?bào)警信息，及時(shí)獲取險(xiǎn)情報(bào)警?；贕PRS的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像頭遠(yuǎn)程對(duì)家中環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果有險(xiǎn)情發(fā)生，可以利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制功能進(jìn)行操作，及時(shí)處理險(xiǎn)情?；贕PRS的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的Web服務(wù)器可以通過Internet 方式提供遠(yuǎn)程訪問服務(wù)，利用GSM短信息功能通知用戶家中險(xiǎn)情，同時(shí)用戶可使用系統(tǒng)的GPRS上網(wǎng)功能提供擴(kuò)展功能。

參考文獻(xiàn)

[1]韓小濤，尹項(xiàng)根，張哲，等.嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2003，5（27）：58-62.

[2]常慕，洪健，李鐘慎.嵌入式機(jī)器視覺系統(tǒng)的圖像采集及顯示技術(shù)[J].自動(dòng)化儀表，2010，31（3）：18—22.

[3]郭俠，沈娣麗，孟雅俊，等.雞舍環(huán)境無線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2013，34（5）：243—247.