基于ARM的智能家庭安防系統優化與研究

鐘明

摘要：當前，家庭安防系統得到了日漸廣泛的應用，且日趨智能化。以ARM為基礎，研發的智能家庭安防系統，具備圖像抓拍、遠程監控、打包下載以及快速報警等諸多功能，能有效實現智能化的家庭安防。本文淺析了基于ARM的智能家庭安防系統的硬件優化和軟件優化，以期為智能家庭安防系統優化提供借鑒。

關鍵詞：ARM；智能家庭；安防系統

當前，家庭安防系統日趨智能化。智能化的家庭安防系統借助家庭設置的傳感器，對多種類型的環境參數進行采集，并向上位機傳輸，借助信息管理相關軟件對數據實施一系列相關操作，及時對異常情況進行報警，并對控制策略進行預先設置，據此對存在的安全隱患開展自動處理。有必要基于ARM，對智能家庭安防系統進行科學優化和有效的推廣應用。

一、系統硬件優化

基于ARM優化的智能家庭安防系統，其系統各模塊及硬件需求如下：（1）主控板，要求對FSS5PC100開發板進行使用。（2）入侵報警。該模塊要求對蜂鳴器、GPRS模塊、LED燈等進行使用。（3）火災報警。該模塊要求對蜂鳴器、GPRS模塊、LED燈以及溫度傳感器等進行使用。（4）GPRS遠程收發消息。該模塊要求對SIEMENS MC35i進行使用。（5）攝像頭監控。該模塊要求對中星微ZC301相應的USB攝像頭進行使用。（6）web服務器。該模塊要求對小型的web服務器BOA進行使用。（7）滅火裝置。該模塊要求對LED流水燈模擬進行使用。

處理模塊位于該系統相應的中間層，不僅要對輸入模塊所采集的相關數據進行處理，還要對輸出模塊所產生的相關處理實施有效控制，同時，要加強與遠程監控中心的良好結合，完成數據的有效交互。通常，可對SamSung公司出產的FSS5PC100進行使用，該產品具有CotexA8內核。GPRS模塊，通常可對SIEMENS公司出產的TC35i模塊進行使用，TCP/IP協議內嵌于該模塊中，功耗較低，且具有強大的AT控制指令。

二、系統軟件優化

（一）系統移植以及驅動優化

為增強系統運行的可靠性，可基于S5PC100，對嵌入式的實時操作系統進行采用，該系統采用開放源碼，且能實現對IP協議等的更快支持。同時，Linux具備較多設備驅動程序。各類設備具有各不相同的具體功能，驅動程序則對各類函數接口進行提供。但是，Linux為實現對驅動程序的統一管理，規定統一對fileoperations接口函數進行使用。并將各類功能作為依據，對fileoperations相應的接口函數進行填充。為增強開機啟動的便捷性，將驅動程序靜態對內核進行統一編譯。

（二）串口通信程序優化

系統要對家居環境涉及的各項參數進行采集上傳，并通過監控頁面，實現對命令下發的有效控制。因此，在應用程序中，數據傳輸占據著關鍵性地位，即對GPRS以及S5PC100兩類模塊各自的串口通信程序實施科學優化。基于定義，并結合串口各自具體的寄存器地址，將結構體作為依據，重新對串口相應的數據類型進行構造。函數指針，是結構體的重要成員，指向實現函數，相關數據包含于函數體中，能對串口相應的寄存器進行直接操作，并對file_operations相應的接口函數進行填充，進而實現驅動程序。

串口對中斷方式進行采用，實現對數據的有效接收，增強了對數據的實時處理能力，并促進CPU效率實現大幅度提高。輸入模塊對家居環境相關參數進行發送，S5PC100相應的串口1則對之接收，并作出邏輯判斷，與輸出模塊結合后實施處理，將處理后的數據對監控頁面進行上傳；監控頁面將指令發出后，S5PC100相應的串口1對之接收，并對處理函數進行調用，將指令對各模塊進行同步，下發數據。

（三）搭建Web服務器

為利用Internet或GPRS良好接入互聯網，對家庭環境狀況實施遠程監控，并遠程向用戶提供各項web服務，需搭建Web服務器。主要包括如下內容：（1）對BOA服務器相應的模塊進行優化。將BOA服務器對嵌入式系統進行植入，并對各項web服務進行提供。（2）對cgi相應模塊進行優化。將監控頁面包含的各類按鈕作為依據，向S5PC100發送各類不同信息，由S5PC100對處理函數進行調用，并對網頁按鈕具備的功能進行執行。

（四）對應用程序進行整體優化

對系統環境完成搭建后，對硬件驅動實施有效移植。基于UbuntuI 2.04，依據Linux2.6相應的內核環境，對程序開展相應的開放調試。在代碼中，通過輪詢形式對線程實際狀況進行檢測，并及時有效處理各類問題，利用網絡，用戶能有效訪問該系統，并對各項控制操作進行遠程實施。對兩個線程進行調用，分別對thief和fire進行操作，這兩個線程分別對GPRS以及攝像頭模塊進行調用，對短消息進行發送，并對圖像進行有效采集和妥善保存。對FS_S5PC100具備的LED以及蜂鳴器模塊進行調用，完成報警，并借助流水燈對滅火操作進行模擬。輸入及輸出模塊對線程進行分別創建，實現對不同任務的有效處理，通過消息隊列實現模塊通信，并通過條件變量以及互斥鎖，有效保障資源共享及各項原子操作。

三、結語

綜上所述，基于ARM的智能家居安防系統相應的硬件和軟件優化，對ARM高效處理、動態網頁優化以及GPRS數據傳輸等技術進行了充分利用，具備遠程監控、記錄證據以及快速報警等多樣化的安防功能，且耗費成本較低。該系統不僅能有效滿足遠程監控的各項要求，且運行呈現出較強的可靠性。

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科研項目：基于ARM的智能家庭安防系統的優化與研究（編號：zzk1605）