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一种用于车辆监控的彩信报警器的设计与实现

一种用于车辆监控的彩信报警器的设计与实现

2008/1/9 13:19:00
一、 引言 近年来,随着车辆的普及,车辆安全日益重要,防盗报警已经突破传统的简单声音提醒方式。新型的防盗报警模式结合了GPRS无线网络的广覆盖特点,集成了声音,图像等多种媒介,采用高性能的嵌入式系统,在准确性,数据采集的多样性方面也取得突破性的进展。本文所介绍的基于GPRS网络用于车辆监控的彩信报警器就是属于新一代报警装置。 二、 系统概述及原理 本系统基于无线模块传送图片来实现报警,对于图片的传播方式可以通过两种方式来实现:GPRS和彩信。其中GPRS传播的设计思路是:采用带有GPRS功能的无线模块,无线模块根据报警条件采集现场传感器数据,利用GPRS数据传输通道,将数据传送到具有公网固定IP地址的中心服务器上,由中心服务器根据控制程序,选择报警或捕捉图片发送到用户终端,这种方式的特点在于前端设备不需要复杂的程序,只需要把相应的数据发送到后台服务器,由后台服务器根据智能算法来采取报警措施。缺点在于无线网络的不确定性和延时性,有可能产生无法捕捉实时信息的情况。另外一种报警方式直接报警,前端设备根据报警条件(某些无线传感器触发,或者其他的开关量),控制前端摄像头,采集图片通过彩信的格式发送到用户手机,或者发送到后台服务器进行备份,用户也可以通过短信,随时控制前端设备进行图片的采集工作。 两种实现方式的共同点在于都需要彩信的发送,所以均需要选用带有彩信功能的无线模块,或者自己实现彩信协议,相比较来说,采用带有彩信功能的无线模块是比较现实的选择。 本系统采用了一款带有彩信功能的无线模块,前端设备可以根据控制摄像头采集图片,发送到用户手机上,同时用户可以通过短信命令随时查看系统状态,或者控制前端摄像头采集图像,监控现场情况。 三、 系统框图
图一:系统框图 整个系统由三部分组成:前端监控设备,无线网络,后端用户及服务器。前端设备根据报警条件(如车门开,车窗碎等),采集现场的图像,通过无线网络,以彩信的格式发送到后端用户的手机上,同时在后台服务器进行备份。 其中彩信网关的设计可以用移动的彩信网关,或者由用户自行搭设彩信网关。 四、 硬件设计 用于车辆监控的彩信报警器的硬件设计思路为嵌入式CPU通过串口控制无线模块和摄像头工作,进行图像采集,并通过无线模块进行通信。 a) GPRS模块 由于现场图片需要以彩信的形式发送,所以选用了带有彩信功能的无线模块,本设计中的模块选型为iwow公司的TR800模块,TR800模块是国内为数不多的带有彩信功能的模块,具有低功耗,体积小,重量轻,高性能,高可靠性等特点,主要的系统参数如下: 1、 四波段GSM/GPRS:GSM850/EGSM900/DCS1800/PCS1900 2、 尺寸:41.2×36.0×3.00 3、 重量8.3g 4、 高速GPRS;Device Class B and Multi-slot Class 10;下载速度最高达85.6kbps 5、 工作温度:-20oC-+55 oC 扩展温度:-40 oC-+85 oC 6、 内嵌协议:TCP/IP、WAP、MMS以及Push-To-Talk b) CPU选型 本设计选用NXP的LPC2368芯片,该芯片的主要特性如下: 主要特性: 1、32位ARM7 内核结构; 2、72MHz操作频率(64MIPs) 3、最多可达512kB片内Flash和58kB SRAM; 4、带DMA的10/100M 以太网 MAC接口; 5、带PHY和DMA的USB 2.0 full-speed器件接口; 6、两个CAN 2.0B通道; 7、通用DMA控制器; 8、I、2S、3个I2C、3个SPI/SSP以及4个UARTs; 9、4MHz 内部RC (IRC)振荡器,精度可以调节到1% 32位ARM CPU与普通的51单片机相比具有更加灵活地可控性,以及更大的地址空间,可以适用于复杂的应用环境。 c) 摄像头 本设计采用的带有串口的摄像头,主机通过串口以约定的协议对摄像头进行控制。主机与相机是一种主从关系,相机的操作命令由主机发出,主机可以控制相机的输出格式、分辨率,相机向主机发送响应消息。 1. 接口协议 主机与相机之间为RS-232标准接口,波特率为57600,8位数据位,无校验,1位停止位。 2. 图像格式 相机输出的图像格式为JPEG,以FFD8开头,以FFD9结尾。 3. 图像分辨率 图像分辨率可以是:640×480、320×240、160×120、352×288、176×144 图像分辨率越高,则图像数据量越大 五、 软件设计 a) 实时操作系统的移植 本方案采用的操作系统是uc/osII嵌入式实时操作系统,该系统占用的程序空间和存储空间都不大,很适合用作简单的控制应用。基于LPC2348的uc/os移植网上已经有很多文章介绍了,读者可以参考相关文章,这里不再赘述。 b) 摄像头控制部分流程 主机获取摄像头图像时操作流程为(如下图所示): (1) 打开串口 (2) 开始采集图像,设置图像分辨率 (3) 获取图像数据 (4) 结束采集图像 (5) 关闭串口 步骤(3) 获取图像可以循环执行。 如果重新设置图像分辨率应重新执行步骤(2)。
c) 主程序流程 由于采用了实时操作系统,主程序的设计相对变的简单了,只需将所需要的控制函数写成相应的任务,由调度算法控制来调度即可,可以参考如下的设计框图:
六、 结束语 本方案的设计思路,不仅可以用于车辆监控领域,也可以用于小区监控,家庭监控,以及银行,物流等特殊行业需求,具有一定的通用性。
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