基于S3C2410開發(fā)平臺(tái)的智能校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一種基于S3C2410開發(fā)平臺(tái)的智能校園系統(tǒng)，通過人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)預(yù)警、恒溫恒濕、紅外監(jiān)控、信息發(fā)布、視頻監(jiān)控、后臺(tái)控制六大功能。采用相關(guān)傳感器分別對(duì)溫濕度、氣體濃度、非法入侵進(jìn)行監(jiān)控，利用S3C2410平臺(tái)進(jìn)行后臺(tái)的處理。

關(guān)鍵詞：智能校園；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 18-0000-02

隨著嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能校園、智能城市等概念應(yīng)運(yùn)而生。其中以微控制器為基礎(chǔ)，以傳感器分散控制，操作和管理集中為特性，集先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、CRT 技術(shù)和控制技術(shù)即 4C 技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，DCS 正向多元化、網(wǎng)絡(luò)化、開放化、集成管理方向發(fā)展，使得不同型號(hào)的節(jié)點(diǎn)可以互連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并可通過以太網(wǎng)將和數(shù)字校園管理網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上網(wǎng)，成為過程數(shù)字校園智能控制的主流[1、2、3]。

一、設(shè)計(jì)目標(biāo)

本系統(tǒng)針對(duì)需求，校園監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)參數(shù)值，并且通過網(wǎng)絡(luò)接收本地 PC 的各項(xiàng)控制指令，例如：自動(dòng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)共享、強(qiáng)制加熱或通風(fēng)等。同時(shí)，未來的智能校園監(jiān)控中心也可以通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和用戶手機(jī)的通信，為用戶提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、自動(dòng)監(jiān)控等功能。本地 PC 與遠(yuǎn)程 PC 可通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信，在 PC 端同樣可以完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)庫建立、數(shù)據(jù)導(dǎo)入與導(dǎo)出以及數(shù)據(jù)曲線繪制等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控功能。系統(tǒng)具有智能監(jiān)控功能，用戶可通過三種方式設(shè)置，即：本地 PC 或遠(yuǎn)程 PC、用戶手機(jī)以及智能校園監(jiān)控中心[4]。用戶設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)完成后，智能校園監(jiān)控中心采用模糊控制算法控制執(zhí)行單元進(jìn)行加熱、加濕或通風(fēng)等措施，使校園被監(jiān)測(cè)區(qū)域處于恒溫恒濕，無煙霧、無非法闖入狀態(tài)[5]。系統(tǒng)方案的程序流程圖如圖1所示。

二、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境及開發(fā)步驟

（一）系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

Windows XP+VmWare+ Cent OS 6.5 Linux。

（二）系統(tǒng)配置要求

硬件要求：CPU：至少酷睿雙核1.6G；內(nèi)存：至少1G，推薦2G；硬盤：至少40G，推薦高于160G；

軟件要求：上位機(jī)： Fedora 9或Cent OS 6.5 Linux及其以上版本；

編譯環(huán)境：arm-linux-gcc-4.3.2；

開發(fā)平臺(tái)內(nèi)核版本：linux-2.6.21；

Bootloader：u-boot-1.1.6。

（三）系統(tǒng)開發(fā)步驟

1.硬件連接

連接電源：將5V電源線連到UP-Magic6410的電源接口；

連接MiniUSB線：一端連接PC的串口，另一端連接UP-Magic6410的UART0口（由MiniUSB 口轉(zhuǎn)出）；

連接網(wǎng)線：將隨機(jī)附帶的交叉網(wǎng)線把UP-Magic6410靠近于電源接口的網(wǎng)口和PC機(jī)的網(wǎng)口連接好。

2.安裝USB轉(zhuǎn)UART驅(qū)動(dòng)并查看虛擬COM號(hào)，在Windows下點(diǎn)擊安裝文件CP210x_VCP_Win2K_XP_S2K3，使用默認(rèn)設(shè)置完成安裝。右鍵點(diǎn)擊“我的電腦”，選擇“屬性->硬件->設(shè)備管理器”，查看端口如圖2所示：

3.設(shè)置超級(jí)終端

在Windows下，選擇開始菜單的“程序->附件->通信->超級(jí)終端”，新建一連接，取名為6410，選擇連接com3，設(shè)置如圖3所示：

設(shè)置完后保存連接，無需再做改動(dòng)。

4.將壓縮文件jsit.tar.bz2拷貝至U盤并解壓縮到/mnt/yaffs目錄。

啟動(dòng)UP-Magic6410平臺(tái)，即可在超級(jí)終端上看到啟動(dòng)信息，并進(jìn)入shell，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)掛載yaffs文件系統(tǒng)，并進(jìn)入/mnt/yaffs目錄。

（1）由于本開發(fā)板的NAND Flash容量為128MB，同時(shí)容納測(cè)試文件和Qtopia會(huì)引起Flash容量不足，故先清空/mnt/yaffs目錄下的內(nèi)容。在超級(jí)終端中執(zhí)行命令：

[root@UP_6410 yaffs]# rm -rf *

（2）開發(fā)板插入U(xiǎn)盤，若為USB2.0的U盤，則會(huì)自動(dòng)掛載至/mnt/udisk目錄；若為USB1.1的U盤，則需手動(dòng)掛載，命令如下：

[root@UP_6410 yaffs]# mount /dev/sda /mnt/udisk

（3）解壓縮

[root@UP_6410 yaffs]# tar xjvf ../udisk/jsit.tar.bz2

5.加載各模塊驅(qū)動(dòng)并執(zhí)行應(yīng)用程序

[root@UP_6410 yaffs]cd jsit

[root@UP_6410 jsit]./modules_driver.sh

[root@UP_6410 jsit]./usrexec.sh

6.若Nand Flash空間不足，可使用掛載NFS文件系統(tǒng)的方式加載各模塊驅(qū)動(dòng)并執(zhí)行應(yīng)用程序， 已知jsit.tar.bz2文件已解壓縮至主機(jī)的/opt目錄下。

第5步換成以下步驟：

（1）在vmware Linux環(huán)境下設(shè)置主機(jī)IP如下：

[root@localhost /]# ifconfig eth0 192.168.0.103

（2）在超級(jí)終端設(shè)置UP-Magic6410平臺(tái)IP地址

[root@UP_6410 yaffs]# ifconfig eth0 192.168.0.102

（3）驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)連接

在vmware Linux環(huán)境下ping一下UP-Magic6410平臺(tái)的IP，若網(wǎng)絡(luò)不通則需檢查網(wǎng)絡(luò)連接。

[root@localhost /]#ping 192.168.0.102

（4）UP-Magic6410平臺(tái)下掛載NFS文件系統(tǒng)

[root@localhost /]#mountnfs 192.168.0.103：/opt/jsit /mnt/yaffs

（5）執(zhí)行前述第5步加載各模塊驅(qū)動(dòng)并執(zhí)行應(yīng)用程序。

三、系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果與分析

（一）測(cè)試設(shè)備條件

該系統(tǒng)已經(jīng)提供了所有的設(shè)備，無需外界設(shè)備的參與，以及以模擬實(shí)驗(yàn)的形式對(duì)溫濕度采集節(jié)點(diǎn)、煙霧氣體模擬、紅外線阻斷模擬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性。

整個(gè)系統(tǒng)分火災(zāi)預(yù)警、恒溫恒濕、紅外監(jiān)控、信息發(fā)布、視頻監(jiān)控、后臺(tái)控制六大模塊：

（1）火災(zāi)預(yù)警功能為提示校園重點(diǎn)區(qū)域如行政樓、檔案室有火災(zāi)險(xiǎn)情及隱患；

（2）恒溫恒濕功能為保證行政樓、圖文信息中心舒適的辦公和學(xué)習(xí)環(huán)境；

（3）紅外監(jiān)控功能為監(jiān)測(cè)校園圍墻及重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域的外來人員入侵及報(bào)警；

（4）信息發(fā)布功能為將如溫濕度、PM2.5、PM10等校園環(huán)境信息實(shí)時(shí)發(fā)布；

（5）視頻監(jiān)控功能為監(jiān)控教學(xué)區(qū)、宿舍區(qū)樓道、辦公區(qū)域等校園內(nèi)部環(huán)境；

（6）后臺(tái)控制功能為通過QT開發(fā)界面實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控校園各模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制、信息采集、預(yù)警發(fā)布、預(yù)案實(shí)施等功能；

（二）功能測(cè)試及結(jié)果

（三）整體測(cè)試及結(jié)果分析

系統(tǒng)的測(cè)試表明各模塊測(cè)試情況及整個(gè)校園監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果，實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)能較好的完成對(duì)監(jiān)控區(qū)域的恒溫恒濕、火災(zāi)預(yù)警、紅外入侵、信息發(fā)布的控制測(cè)試。

參考文獻(xiàn)：

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[4]吳延昌，李寧.智能校園安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013，（08）.

[5]陳曉雪.基于S3C2410的嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2013（29）：7-9.

[作者簡(jiǎn)介]陳佳（1981-），女，江蘇無錫人，江蘇科技大學(xué)碩士研究生，無錫科技職業(yè)學(xué)院軟件與服務(wù)外包學(xué)院，講師，研究方向：人工智能、故障診斷系統(tǒng)；陸淵章（1981-），男，江蘇無錫人，江蘇科技大學(xué)碩士研究生，江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。