基于嵌入式圖像信息采集與傳送系統的設計與實現

【摘要】本文設計與實現了以ARM9為核心的嵌入式系統家庭安防功能，搭載MC35I無線通信模塊，紅外傳感器模塊，CMOS攝像頭OV9650模塊，構成完整的硬件電路。建立了以WINCE為應用平臺的嵌入式系統和開發環境，通過測試，實現了圖像信息的發送和接收功能。

【關鍵詞】嵌入式；圖像采集；GPRS

Abstract：This design ARM9 core embedded systems，equipped with wireless communication module SIM900，infrared sensor module，CMOS OV9650 camera module，a complete hardware circuit.Established a WINCE platform for the application and development environment for embedded systems，completed the image acquisition procedures for the preparation，MMS sending and receiving tests.

Keywords：Embedded；Image Acquisition；GPRS

1.引言

家庭安防是困擾人們很久的問題，目前“智能家居”的崛起可以說不光解決了這一問題，而且提高了人們的生活質量。但是它的高額費用是大多數人所負擔不起的，本文提出了一款簡單、低廉的專一家庭安防系統來滿足廣大消費者的需求。

2.系統硬件電路結構設計

如圖1所示，硬件電路由嵌入式核心電路板和外圍設備構成。核心板處理器為三星S3C2440，運行主頻率400MHz，存儲單元由8M×16Bit K9F2808UOC NAND FLASH和4M×16 Bit HY57V641620HG SDRAM存儲芯片構成。外圍設備由遮光式光電傳感器、圖像撲捉攝像模塊及GPRS（通用無線分組業務）模塊組成。

3.各模塊功能

3.1 遮光式光電傳感器及圖像采集

如圖2所示，光電傳感器由發光器和接收器組成，發光器發射出的紅外光對準接收器，當有目標把光線擋住時，接收器的輸出發生變化，產生上升沿觸發信號輸出。該信號直接傳送到攝像頭，啟動圖像采集，經USB口送入嵌入式處理器。遮光式光電傳感器具有效率高，檢測范圍廣等特性[1]。

3.2 嵌入式處理器模塊

處理器S3C2440完成系統初始化后，當居室內發生異常收到拍照的數字圖像數據后，壓縮成MMS支持的JPEG格式圖像數據流，進行MMS封裝，通過彩信通道傳送[2]。ARM處理器通過AT指令將封裝好的圖像數據發到GPRS模塊，同時啟動室內報警蜂鳴器。

3.3 GPRS通信模塊

選用Siemens公司生產的MC35i型GPRS模塊，它具有體積小、重量輕及功耗低等多種特點，且穩定性和性價比相對較高。MC35i模塊具有GPRS，USSD和CSD三種數據傳輸方式，并且支持語音、SMS及FAX等功能，其理論傳輸速率高達171.2kb/s，且具有通信傳輸時延較小的特點[2]。GPRS模塊將圖像數據經移動網絡發送到指定用戶，實現家居安防的實時監控。

4.系統工作流程

圖3為系統工作流程，當戶主外出時開啟電源，開機后，初始化系統，包括硬件初始化，存儲器初始化，映射建立等[3]。初始化完成后系統進入待機狀態，當竊賊人進入紅外遮光傳感器的監控范圍時，光線被切斷產生上升沿觸發信號，啟動攝像頭模塊拍照，ARM處理器完成相應處理后，經GPRS模塊及互聯網實現遠程實時監控。

5.系統功能的調試與實現

5.1 GPRS參數設置

GPRS模塊要上網進行操作，必須先對一些參數進行設置[4]。

①通信波特率的設置：AT+IPR=，設置MC35i的固定波特率。若rate為0，表示使用自動波特率，在MC35i關閉后，設置的值不起作用，MC35i默認波特率為57600bps。對于GPRS，可設置為115200bps或者230400bps。

②接入網關（移動夢網）的設置：AT+CGDCONT =I，“P\"，“CMNET/CMWAP”。

③移動終端類別（B類）的設置：AT+CGCLASS =“B”。

④測試GPRS服務是否開通：AT+CGACT=I，若為命令l，則GPRS功能被激活，如果返回OK，表明GPRS連接成功；反之，返回ERROR。

在接入網關時，應該注意用戶所使用卡的類別，進行不同的設置。因為全球通卡使用“CMNET’’功能，而動感地帶卡使用“CMWAP”。

5.2 AI指令

GPRS模塊用的西門子公司的MC35i，采用AT指令來控制GPRS模塊上網。GPRS模塊要進行撥號連接到GPRS網絡上，需要用以下兩條指令[5]：

①AT+CGDCONT=l，“IP”，“CMWAP”，用于設置GPRS模塊接入移動WAP網關。

②ADT*99***1#，表示服務碼99建立一個連接，其中“l”表示PDP上下文的一個數字編號。

利用ATD指令，撥號成功后即返回“CONN-ECT”，至此就完成了GPRS模塊撥號連接到移動GPRS網絡上的WAP網關。

6.小結

本系統采用嵌入式結構設計，具有體積小、低功耗，安裝簡單，操作方便等特點。當室內有人居住正常活動時，關閉系統開關，系統不工作；當主人外出室內無人時，打開系統開關，進行實時居室監控，一旦發生異常，立即啟動遠程報警，向主人發出報警信息，同時觸發室內報警蜂鳴器，在震懾竊賊的同時，使主人及時進行異常事件處理，確保了居室的財產安全，使損失減少到最小。

參考文獻

[1]沈潔，謝飛，楊歡.自動檢測與轉換技術[M].天津：天津大學出版社，2011.

[2]秦芳麗.基于彩信的遠程家庭防盜監控系統的研究[D].武漢理工大學，2010.

[3]劉曉彤.嵌入式智能家居遠程監控系統的設計與實現[D]北京交通大學，2009.

[4]許樹峰.AT指令用戶手冊[EB/OL].20120806.V1.0.

[5]佚名.GPRS業務[J].移動通信.20020625.

基金項目：內蒙古大學鄂爾多斯學院本科生科研創新（項目編號：20120501）。

作者簡介：

張文霞，女，內蒙古大學鄂爾多斯學院講師，研究方向：模式識別與圖像處理。

王安琪，女，現就讀于內蒙古大學鄂爾多斯學院。

王文靜，女，現就讀于內蒙古大學鄂爾多斯學院。

青林，男，現就讀于內蒙古大學鄂爾多斯學院。

楊曉清，女，現就讀于內蒙古大學鄂爾多斯學院。

王耀，男，現就讀于內蒙古大學鄂爾多斯學院。