屆 別 2010 學(xué) 號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 基于 程安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 姓 名 系 別、 專 業(yè) 計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)工程 導(dǎo) 師 姓 名、職 稱 完 成 時(shí) 間 2010年 4月 27號(hào) 目 錄 摘 要 . I . 緒論 . 1 題背景 . 1 題來(lái)源 . 2 人任務(wù) . 2 內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 . 2 文結(jié)構(gòu) . 5 章小結(jié) . 5 2 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境相關(guān)概念綜述 . 6 入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 . 6 么是嵌入式系統(tǒng) . 6 入式微處理器 . 6 處理器簡(jiǎn)介 . 6 處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 . 7 處理器的特點(diǎn) . 7 處 理器的系列 . 8 作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 . 8 線通訊簡(jiǎn)介 . 9 入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)搭建 . 10 理器選型 . 10 訊模塊選型 . 11 要儀器設(shè)備詳細(xì)設(shè)計(jì)概述 . 11 發(fā)板簡(jiǎn)介 . 11 3細(xì)概述 . 13 件資源分配 . 15 統(tǒng)設(shè)計(jì)方案總體框架 . 16 章小結(jié) . 17 3 需求分析 . 17 能需求分析 . 17 能服務(wù)全局分析 . 17 能模塊需求分析 . 17 件平臺(tái)功能需求分析 . 18 章小結(jié) . 18 4 詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 19 像頭驅(qū)動(dòng)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 19 像頭驅(qū)動(dòng)移植 . 19 像頭采集圖片具體實(shí)現(xiàn) . 19 訊模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 20 塊說(shuō)明 . 20 送短信息程序說(shuō)明 : . 20 收短信息程序說(shuō)明 : . 21 塊短消息相關(guān)的 令 . 22 短信相關(guān)的 令 . 22 式下發(fā)送短消息 . 22 式發(fā)送短消息 . 23 中文短信的支持 . 23 程序流程 . 23 程序流程圖 . 23 理進(jìn)程 . 24 . 25 件守候線程 . 26 4.5 . 27 務(wù)器模塊設(shè)計(jì) . 27 序的移植 . 28 配置 . 29 執(zhí)行 . 29 碼設(shè)計(jì) . 30 面設(shè)計(jì) . 31 號(hào)上網(wǎng)詳細(xì)設(shè)計(jì) . 31 核配置 . 31 式 網(wǎng)功能 . 33 章小結(jié) . 33 5 測(cè)試結(jié)果與總結(jié) . 33 能測(cè)試 . 33 結(jié) . 35 參考文獻(xiàn) . 36 致 謝 . 37 I 摘 要 伴隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程，智能化的浪潮席卷了世界的每一個(gè)角落，成為一種勢(shì)不可擋的歷史化大趨勢(shì)。面對(duì)當(dāng)前犯罪分子作案手段日趨技能化、智能化、團(tuán)伙化和暴力化的勢(shì)態(tài)，單靠傳統(tǒng)的“人防”一種途徑已遠(yuǎn)不能適應(yīng)新形式下斗爭(zhēng)的需要 。 隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及圖像壓縮處理技術(shù)以及傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，使得家庭能夠采用最新的通訊和圖像處理技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字圖 像，可為實(shí)現(xiàn)家庭監(jiān)控系統(tǒng)提供高效可行而且價(jià)格低廉的解決方案。本課題所研究的基于 目的在于使得人們?cè)诳梢苑泵ぷ鞯耐瑫r(shí)，在遠(yuǎn)程就了解自己家庭概況，及時(shí)作出分析與判斷。 本文主要介紹了以 嵌入式 平臺(tái)的，基于 35 要內(nèi)容包括： 令的收發(fā)等等。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下功能：實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控；拍照 儲(chǔ)存；短信服務(wù)；入侵報(bào)警；火災(zāi)報(bào)警并滅火。 本文重點(diǎn)介紹了在實(shí)際研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用的一些技術(shù)手段和具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并簡(jiǎn)要介紹了一些嵌入式相 關(guān)理論基礎(chǔ)，同時(shí)指出了該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)有待于進(jìn)一步完善發(fā)展的方向。 關(guān)鍵詞： 入式；安防； 程監(jiān)控 of s s of to be an of to of of to on a to of of s to of a of to is to to in to to do as 35 of AT of on in in a of of to be 1 1 緒論 目前，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為 一個(gè)焦點(diǎn)，嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)大量的應(yīng)用于自動(dòng)控制工業(yè)生、軍事技術(shù)和家用消費(fèi)電子等各個(gè)領(lǐng)域。 題背景 現(xiàn)今 市場(chǎng)上由兩種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類型，一種是以數(shù)字錄像設(shè)備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，另一種是以嵌入式視頻 務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。以嵌入式視頻 用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。攝像頭采集到的圖片信息經(jīng)過(guò)壓縮，通過(guò)內(nèi)部總線送到內(nèi)置的 務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)上的用戶可以直接用瀏覽器觀看 務(wù)器上的由攝像頭采集的圖像 1。由于把圖片采集和 能集中到一個(gè)體積很小的設(shè)備內(nèi)，可以直接連入局域網(wǎng)，用戶無(wú)需安裝任何硬件設(shè)備，僅用瀏覽器即可觀看。同時(shí)還具有以下優(yōu)點(diǎn)： 布控區(qū)域廣闊，嵌入式視 頻 有線纜長(zhǎng)度和信號(hào)衰減的限制，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)是沒(méi)有距離概念的，徹底拋棄了地域的概念，擴(kuò)展布控的區(qū)域。系統(tǒng)具有幾乎無(wú)限的無(wú)縫擴(kuò)展能力。所以設(shè)備都以 址進(jìn)行標(biāo)示，增加設(shè)備只是意味著 址的擴(kuò)充。 性能穩(wěn)定可靠，無(wú)需專人管理。嵌入式 務(wù)器實(shí)際上是基于嵌入式微處理器技術(shù)，采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，對(duì)于用戶來(lái)講，上網(wǎng)進(jìn)行登陸，便可對(duì)家中情況進(jìn)行監(jiān)控。 現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代，前端一體化、視頻十字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)公認(rèn)的發(fā)展方向，它以網(wǎng) 絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存放和播放為核心，以智能實(shí)用的圖像分析為特點(diǎn)，并為報(bào)警系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)完美的整合到一個(gè)使用平臺(tái)上，引發(fā)了視頻控制行業(yè)的一次技術(shù)革命。 伴隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程，智能化的浪潮席卷了世界的每一個(gè)角落，成為一種勢(shì)不可擋的歷史化大趨勢(shì)。這一切的最終目的為人們提供一個(gè)以人為本的舒適、便捷、高效、安全的生活環(huán)境。如何建立一個(gè)高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)今世界的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。信息化程度的不斷提高，人們對(duì)智能家居的功能也提出了更高層次的要求。 本課題研究的是基于 系統(tǒng)。利用市場(chǎng)上比較通用的 用 在 類遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于電子消費(fèi)各個(gè)領(lǐng)域都有著 2 重要的意義。 題來(lái)源 本系統(tǒng)是定義為以個(gè)人家庭為目標(biāo)客戶的遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)，從功能設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)模式都立足于滿足人們能遠(yuǎn)程對(duì)家庭實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。 本課題主要來(lái)源于本人在實(shí)習(xí)期間，所在公司正處研發(fā)階段的一個(gè)項(xiàng)目。本項(xiàng)目主要立足以互聯(lián)網(wǎng)、寬帶 用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集影像，并進(jìn)行數(shù)字壓縮，轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號(hào)，最后通過(guò)路由器或交換機(jī)或 視頻傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)端用戶可以通過(guò) 覽器或手機(jī)上網(wǎng)直接觀看家中情況。利用市場(chǎng)上比較通用的 用 在2。 人任務(wù) 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為四個(gè)大的模塊，分別是：嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)搭建模塊，攝像頭監(jiān)控模塊； 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)搭建模塊主要是實(shí)現(xiàn)交叉編譯工具的安裝， 件 系統(tǒng)的制作，內(nèi)核的移植。 攝像頭監(jiān)控模塊主要實(shí)現(xiàn)攝像頭的驅(qū)動(dòng)移植，遠(yuǎn)程圖像采集的具體實(shí)現(xiàn)。圖像采集流程人具體分析。 現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警的功能。并通過(guò)于本人不直接參與本模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)，所以在這里不做過(guò)多闡述。 戶可能通過(guò) 程監(jiān)控家里情況。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期，本人與項(xiàng)目組成員主要對(duì)系統(tǒng)功能需求進(jìn)行調(diào)研分析，了解最新的功能需求。在項(xiàng)目組的分配下，本人主要負(fù)責(zé) 對(duì)攝像頭驅(qū)動(dòng)模塊的分析及相關(guān)文檔的整理工作。 系統(tǒng)實(shí)施期間，本人參與了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建與設(shè)計(jì)，攝像頭驅(qū)動(dòng)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)與具體實(shí)現(xiàn)。并擔(dān)任相關(guān)文檔的整理與書(shū)寫(xiě)工作，協(xié)助解決疑難問(wèn)題。完成相關(guān)工作。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)后期，主要針對(duì)系統(tǒng)的測(cè)設(shè)與調(diào)試工作。本人主要負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)整體框架進(jìn)行測(cè)試與分析。并對(duì)相關(guān)文檔進(jìn)行修正和整理。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 防系統(tǒng)的發(fā)展 3 智能家居安防監(jiān)控起源于 80年代中期的美國(guó)，上世紀(jì)末來(lái)到中國(guó)，帶著全新的概念企盼搭上中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速順風(fēng)列車(chē)。經(jīng)過(guò)十幾年的市場(chǎng)孕育與發(fā)展，特別是 伴隨住宅產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，智能家居安防監(jiān)控在中國(guó)已經(jīng)顯露出春筍出露的局面。 智能家居安防監(jiān)控在國(guó)內(nèi)已經(jīng)歷了多年的概念推廣及發(fā)展，現(xiàn)已被人們認(rèn)識(shí)并接受。應(yīng)該說(shuō)，自 1998年，國(guó)內(nèi)開(kāi)始提出“智能家居安防監(jiān)控”這個(gè)概念，同時(shí)通過(guò)社會(huì)的熱炒，人們已對(duì)智能安防監(jiān)控有了一定的認(rèn)識(shí)，但由于沒(méi)有真正適合市場(chǎng)的產(chǎn)品，所以真正的應(yīng)用并沒(méi)有太大的突破，倒是智能安防監(jiān)控里最重要的組成部分家居安防及小區(qū)安防得到了迅猛的發(fā)展，而且技術(shù)上明顯表現(xiàn)為以智能防范小區(qū)嵌套智能防范家居的特點(diǎn)，這種技術(shù)特點(diǎn)目前已廣泛地被市場(chǎng)接受，同時(shí)亦顯現(xiàn)出其無(wú)比的競(jìng) 爭(zhēng)優(yōu)越性。隨著近年網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日趨成熟和發(fā)展，更高層次的基于 浮出水面，并迅速被市場(chǎng)所接受，可以說(shuō)，真正意義的智能家居，正迎來(lái)市場(chǎng)的大發(fā)展階段 3。 內(nèi)安防系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展 ,中國(guó)安防行業(yè)已經(jīng)形成集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、工程與系統(tǒng)集成、報(bào)警運(yùn)營(yíng)與中介服務(wù)等為一體的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè) ,全國(guó)現(xiàn)有安防產(chǎn)品生產(chǎn)、工程系統(tǒng)集成、產(chǎn)品經(jīng)銷(xiāo)和安防報(bào)警服務(wù)企業(yè) 余家 ,涉及保安報(bào)警服務(wù)、 盜報(bào)警、樓宇對(duì)講、智能家居、生物 識(shí)別、智能交通等諸多領(lǐng)域。據(jù)資料統(tǒng)計(jì) ,世界上有一半的安防產(chǎn)品是由中國(guó)企業(yè)制造的 ,而中國(guó)安防市場(chǎng)以每年增長(zhǎng) 20% 30% 的速度發(fā)展 ,預(yù)計(jì)今年全國(guó)安防行業(yè)產(chǎn)值可以達(dá)到 1200 億元人民幣 ,其中 ,安防產(chǎn)品制造產(chǎn)值約 700 億元 ,安防工程產(chǎn)值 420 億元 ,安防報(bào)警服務(wù) 80 億元。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展 ,人們生活水平不斷提高 , 安防市場(chǎng)會(huì)不斷擴(kuò)大 ,需求將更加迫切 ,可以預(yù)計(jì)“ , 十一五”后期至“十二五”期間 ,將成為中國(guó)安防行業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)期。 從整體上看 ,中國(guó)安防產(chǎn)業(yè)在歷經(jīng)了 20 世紀(jì) 90 年代中后期的快速發(fā)展 ,2002 年進(jìn)入技術(shù)升級(jí)結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)期后 ,2006 年 ,因?yàn)槠桨渤鞘薪ㄔO(shè) ,安防市場(chǎng)步入發(fā)展快車(chē)道。從市場(chǎng)地域分布來(lái)看 ,安防產(chǎn)品市場(chǎng)比較活躍的地區(qū)以華南華東、華北為主。華南市場(chǎng)的珠江三角洲八個(gè)城市 (廣州、深圳、珠海、中山、佛山、惠州、江門(mén)、東莞 ) 安裝 100 萬(wàn)個(gè)攝像機(jī)加強(qiáng)城市治安防控 ,引發(fā)了華南安防市場(chǎng)火爆性增長(zhǎng) ;華東市場(chǎng)由于江蘇、浙江、上海三省市近年來(lái)全面推進(jìn)科技強(qiáng)警示范城市建設(shè)以及 2010 年上海世博會(huì) ,安防產(chǎn)品在各地一、二、三級(jí)市場(chǎng)遍地開(kāi)花 ;華北市場(chǎng)因?yàn)?2008 年北京奧運(yùn)會(huì)安全防范的需要 ,帶來(lái)了各種安防 產(chǎn)品的幾何增長(zhǎng)。 伴隨我國(guó)安防產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大 ,珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、環(huán)渤海地區(qū)等安防制造基地已經(jīng)形成。這些地區(qū)的共同優(yōu)勢(shì)是 ,安防制造企業(yè)集中 ,產(chǎn)業(yè)鏈比較完整 ,具有很強(qiáng)生產(chǎn)和配套能力。其中 ,以深圳為中心的珠江三角洲已成為我國(guó)規(guī)模最大、發(fā)展速度最快、品種最全、產(chǎn)品出口所占比重最高的安防產(chǎn)品加工密集地區(qū) ;以杭州為中心的長(zhǎng)三角 ,也 4 成為國(guó)內(nèi)最重要的 防監(jiān)控軟件基地 ;以天津?yàn)橹行牡沫h(huán)渤海地區(qū)則逐步形成了攝像機(jī)產(chǎn)業(yè)集群。 但在我國(guó)安防制造業(yè)中 ,外商和港澳臺(tái)投資企業(yè)生產(chǎn)的安防產(chǎn)品仍然占據(jù)半壁江山。2006 年 ,外商和港澳臺(tái)企業(yè)更是加緊了對(duì)中國(guó)安防市場(chǎng)的凌厲攻勢(shì) ,收購(gòu)、兼并、合作、加大在國(guó)內(nèi)投資 ,他們憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成熟的運(yùn)作模式 ,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)條件。一些企業(yè)不斷擴(kuò)大自身優(yōu)勢(shì) ,對(duì)銷(xiāo)售模式進(jìn)行了調(diào)整 ,取消了原來(lái)的多級(jí)代理 ,實(shí)行區(qū)域代理 + 直銷(xiāo)的銷(xiāo)售模式 ,強(qiáng)化渠道控制力。除在省會(huì)城市布下?tīng)I(yíng)銷(xiāo)團(tuán)隊(duì)外 ,還加速了在地、市甚至是縣級(jí)市場(chǎng)的營(yíng)銷(xiāo) ,同時(shí)二、三、四級(jí)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)正在逐步升溫 ,是近年國(guó)內(nèi)安防市場(chǎng)渠道營(yíng)銷(xiāo)的一個(gè)最為明顯變化。 我國(guó)安防產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，并且發(fā)展迅速。 “十五”期間，我國(guó)安防產(chǎn) 業(yè)年均增長(zhǎng)速度超過(guò)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的 1倍以上，以年均 25增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。安防行業(yè)正由啟動(dòng)期走向發(fā)展期，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示 : 2005 年安防企業(yè)已達(dá) 家，從業(yè)人員近 100 萬(wàn)人，實(shí)現(xiàn)增加值 300 多億元，其中出口創(chuàng)匯產(chǎn)品約占 10左右。但據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)安防企業(yè)銷(xiāo)售額在 100 萬(wàn)元以下的企業(yè)占 23%， 1007%，而年銷(xiāo)售額在 500 萬(wàn)元以上的企業(yè)只有不到 40%的份額， 1000 萬(wàn)元以上的企業(yè)數(shù)量更少。雖然，國(guó)內(nèi)的安防企業(yè)以小型的私營(yíng)企業(yè)和股份制企業(yè)為主，但這兩年安防行業(yè)發(fā)展非?？欤?尤其在閉路監(jiān)控、防盜報(bào)警兩項(xiàng)業(yè)務(wù)作為行業(yè)市場(chǎng)啟動(dòng)的龍頭業(yè)務(wù)，現(xiàn)處于高速發(fā)展期，并將逐漸向成熟期邁進(jìn)。 在國(guó)外，發(fā)達(dá)國(guó)家在發(fā)展之初就確定了智能家居安防監(jiān)控相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及組織，明確了智能家居安防監(jiān)控概念等問(wèn)題。比如以微軟、 公司為主要成員 用即插即用）組織、歐洲 能家居從概念引進(jìn)到現(xiàn)在發(fā)展已有 10個(gè)年頭，國(guó)內(nèi)一直未能有一個(gè)統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范來(lái)約束和引導(dǎo)智能家居行業(yè)的健康快速發(fā)展，各設(shè)備廠商按照不同的接口標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議生產(chǎn)設(shè)備，其結(jié)果導(dǎo)致不同設(shè)備之間的互連、互通變得非常困難。因此，中 國(guó)智能家居企業(yè)向國(guó)外學(xué)習(xí)，首先應(yīng)當(dāng)建立共同遵循的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議，這是發(fā)展智能家居安防監(jiān)控必須首先解決的問(wèn)題。 外安防系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 自從世界上第一幢智能建筑 1984年在美國(guó)出現(xiàn)后，美國(guó)、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國(guó)、德國(guó)、新加坡、日本等國(guó)都有廣泛應(yīng)用。 1998年 5月新加坡舉辦的“ 98亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國(guó)際展覽會(huì)”上，通過(guò)在場(chǎng)內(nèi)模擬“未來(lái)之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。它的系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、安防報(bào)警功能、可 視對(duì)講功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和統(tǒng)軟件配置等。 5 這種“未來(lái)之家”家庭智能化系統(tǒng)，市場(chǎng)真正啟動(dòng)尚需時(shí)日。目前在新加坡也有近30個(gè)社區(qū) (住宅小區(qū) )近 5000戶的家庭采用了“家庭智能化系統(tǒng)”，美國(guó)已有近四萬(wàn)戶家庭安裝了這一類的“家庭智能化系統(tǒng)”，相信到了 21世紀(jì)將會(huì)有更多的住宅安裝上這一類高科技智能化系統(tǒng)產(chǎn)品。目前美國(guó)有一種占據(jù)市場(chǎng)主流的產(chǎn)品 售已超過(guò) 1億個(gè)，設(shè)計(jì)戶型為單體別墅，應(yīng)用多為舊房改造，僅在美國(guó)便有超 過(guò) 400萬(wàn)個(gè)家庭在使用。但這些產(chǎn)品技術(shù)限制較多，并不適合在我國(guó)原樣照搬使用應(yīng)用。三星從今年春節(jié)后，開(kāi)始在中、韓兩國(guó)同時(shí)推出其智能家居系統(tǒng)，通過(guò)機(jī)頂盒和網(wǎng)絡(luò)，將家居自動(dòng)化控制、信息家電、安防設(shè)備以及娛樂(lè)和信息中心這四部分集成一個(gè)全面的，面向?qū)拵Щヂ?lián)網(wǎng)的家居控制網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)美國(guó)該行業(yè)之專業(yè)顧問(wèn)公司 1995年，美國(guó)一個(gè)家庭要安裝家庭自動(dòng)化設(shè)備的平均費(fèi)用在 7000至 9000美元之間。 1995年美國(guó)家庭已使用先進(jìn)家庭自動(dòng)化設(shè)備的比率為 看來(lái)市場(chǎng)真正啟動(dòng)尚需時(shí)日。預(yù)計(jì)這五年內(nèi)，家 庭自動(dòng)化的市場(chǎng)年平均增長(zhǎng)率為 8。 2004年，家庭網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)總額可達(dá) 57億美元。據(jù)國(guó)際專家預(yù)測(cè)，到 2010年底國(guó)際智能家居的產(chǎn)品銷(xiāo)售額可達(dá) 500億美元。 2020年可達(dá) 1000億美元。 由于智能家居的誘人前景和巨大市場(chǎng)，盡管?chē)?guó)外市場(chǎng)真正啟動(dòng)也尚需時(shí)日，但并未能阻止企業(yè)去爭(zhēng)食智能家居市場(chǎng)。雖然每家公司的策略各不相同，但它們都堅(jiān)持同樣的信念：山那邊遍地是金。 羅斯克說(shuō)：“這是個(gè)不容 文結(jié)構(gòu) 第一章：概述：本章主要遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)的產(chǎn)生背景，個(gè)人工作任務(wù)，以及論文結(jié)構(gòu)。 第二章：嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境相關(guān)概念綜述：包括開(kāi)發(fā)平臺(tái)的搭建，硬件選型，儀器設(shè)備詳細(xì)概述以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框架。 第三章：系統(tǒng)需求分析：主要對(duì)系統(tǒng)各功能及市場(chǎng)的需求分析介紹了系統(tǒng)在需求分析階段所擬定的系統(tǒng)特征。 第四章：詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：包括攝像頭驅(qū)動(dòng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)， 第五章：功能測(cè)試與總結(jié)：對(duì)各功能模塊的測(cè)試，并作針對(duì)性總結(jié)。 章小結(jié) 本章對(duì)本論文的研究背景、課題來(lái) 源進(jìn)行了說(shuō)明，提出了本論文的課題任務(wù)，細(xì)致劃分了論文結(jié)構(gòu)，使讀者對(duì)本論文有初步的了解。 6 2 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境相關(guān)概念綜述 入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 么是嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)一般指非 統(tǒng)，有計(jì)算機(jī)功能但又不能稱之為計(jì)算機(jī)的設(shè)備或器材。它是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)集系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件于一體，類似于 工作方式，具有軟件代碼小、高度自動(dòng)化、響應(yīng)速度快等特 點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)的體系。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是可獨(dú)立工作的“器件”。 嵌入式系統(tǒng)幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備，如掌上 移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、電視機(jī)頂盒、手機(jī)上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車(chē)、微波爐、數(shù)字相機(jī)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、蜂窩式電話、消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化儀表與醫(yī)療儀器等。 嵌入式系統(tǒng)的硬件部分，包括處理器 /微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和 I/形控制器等。嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計(jì)算機(jī)處理 系統(tǒng)，它不具備像硬盤(pán)那樣大容量的存儲(chǔ)介質(zhì)，而大多使用 閃存 (為存儲(chǔ)介質(zhì)。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件 (要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作 )和應(yīng)用程序編程。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。其的核心是嵌入式微處理器 4。 入式微處理器 嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式處理器一般就具備以下 4 個(gè)特點(diǎn)： (1) 對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的 執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度。 (2) 具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯(cuò)誤的交叉作用，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能，同時(shí)也有利于軟件診斷。 (3) 可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開(kāi)展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。 (4) 嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無(wú)線及移動(dòng)的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有 至 W 級(jí)。 既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。 7 1991 年 司成立于英國(guó)劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。目前，采用 術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（ 的微處理器，即我們通常所說(shuō)的 處理器，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)，基于 術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了 32 位 處理器 75以上的市場(chǎng)份額， 術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。 司是專門(mén)從事基于 術(shù)芯片 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從 司購(gòu)買(mǎi)其設(shè)計(jì)的 處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己?處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。 目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用 司的授權(quán)，因此既使得 造、軟件的支持，又使整個(gè)系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場(chǎng)被消費(fèi)者所接受，更具有競(jìng)爭(zhēng)力。 處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 到目前為止， 處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域： (1)工業(yè)控制領(lǐng)域：作為 32 的 構(gòu)，基于 的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場(chǎng)的大部分市場(chǎng)份額，同時(shí)也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展， 控制器的低功耗、高性價(jià)比，向傳統(tǒng)的 8 位 /16 位微控制器提出了挑戰(zhàn)。 (2)無(wú)線通訊領(lǐng)域：目前已有超過(guò) 85%的無(wú)線通訊設(shè)備采用了 術(shù)， 該領(lǐng)域的地位日益鞏固。 (3)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：隨著寬帶技術(shù)的推廣，采用 術(shù)的 片正逐步獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此外， 語(yǔ)音及視頻處理上行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對(duì) (4)消費(fèi)類電子產(chǎn)品： 術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機(jī)頂盒和游戲機(jī)中得到廣泛采用。 (5)成像和安全產(chǎn)品：現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)中絕大部分采用 術(shù)。手機(jī)中的 32 位 能卡也采用了 術(shù)。 除此以外， 處理器及技術(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域，并會(huì)在將來(lái)取得更加廣泛的應(yīng)用。 處理器的特點(diǎn) 采用 構(gòu)的 處理器一般具有如下特點(diǎn)： (1) 體積小、低功耗 、低成本、高性能； (2) 支持 16 位） /32 位）雙指令集，能很好的兼容 8 位 /16 位器 件； (3) 大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快； 8 (4) 大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成； (5) 尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高； (6) 指令長(zhǎng)度固定 處理器的系列 處理器目前包括下面幾個(gè)系列，以及其它廠商基于 系結(jié)構(gòu)的處理器，除了具有 系結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)以外，每一個(gè)系列的 處理器都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。 (1) 列 (2) 列 (3) 列 (4) 列 (5) 列 (6) 7) 中， 4 個(gè)通用處理器系列，每一個(gè)系列提供一套相對(duì)獨(dú)特的性能來(lái)滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 列專門(mén)為安全要求較高的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 核”。在所有操作系統(tǒng)中， 用最廣泛的。它是提供命令行或者程序與計(jì)算機(jī)硬件之間接口的軟件的核心部分。 如內(nèi)存采用什么方法以及在什么時(shí)候打開(kāi)或者關(guān)閉文件、哪一個(gè)進(jìn)程或者程序可以獲得計(jì)算機(jī)的中央處理單元（ 等。 雖然大多數(shù) 統(tǒng)運(yùn)行在 臺(tái)上，但 可以作為嵌入式系統(tǒng)的可靠主力。 行的“ 法使得它的安裝和管理比 加簡(jiǎn)單靈活，這對(duì)于那些 家們來(lái)說(shuō)又是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，他們已經(jīng)因?yàn)?有許多命令和編程接口同傳統(tǒng)的 樣而賞識(shí)它了。典型的壓縮包裝 統(tǒng)經(jīng)過(guò)打包，在擁有硬盤(pán)和大容量?jī)?nèi)存的 上運(yùn)行，嵌入式系統(tǒng)可不要這么高的配置。一個(gè)功能完備的 核要求大約 1 存。而 內(nèi)核只占用其中很小一部分內(nèi)存，包括虛擬內(nèi)存和所有核心的操作系統(tǒng)功能在內(nèi)，只需占用 統(tǒng)的 100 K 內(nèi)存。只要有 500 K 的內(nèi)存，一個(gè)有網(wǎng)絡(luò)棧和基本實(shí)用程序的完全的 統(tǒng)就可以在一臺(tái) 8 位總線（ 86 微處理器上運(yùn)行的很好了。由于內(nèi)存要求常常是需要的應(yīng)用所決定的，比如 務(wù)器或者 理， 統(tǒng)甚至可以僅使用 256 512 行工作。因此它是一個(gè)瞄準(zhǔn)嵌入式市場(chǎng)的輕量級(jí)操作 9 系統(tǒng)。 與傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比（ 采用象嵌入式 樣的開(kāi)放源碼的操作系統(tǒng)的另外一個(gè)好處是 發(fā)團(tuán)體看來(lái)會(huì)比 供應(yīng)商更快地支持新的 議和其它協(xié)議。例如，用于 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序要比用于商業(yè)操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序多，如 網(wǎng)絡(luò)接口卡（ 動(dòng)程序以及并口和串口驅(qū)動(dòng)程序。 核心 作系統(tǒng)本身的微內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單。網(wǎng)絡(luò)和文件系統(tǒng)以模塊形式置于微內(nèi)核的上層。驅(qū)動(dòng)程序和其它部件可在運(yùn)行時(shí)作為可加載模塊編譯到或者是添加到內(nèi)核。這為構(gòu)造定制的可嵌入系統(tǒng)提供了高度模塊化的構(gòu)件方法。而在典型情況下該系統(tǒng)需結(jié)合定制的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序以提供附加功能。嵌入式系統(tǒng)也常常要求通用的功能，為了避免重復(fù)勞動(dòng)，這些功能的實(shí)現(xiàn)運(yùn)用了許多現(xiàn)成的程序和驅(qū)動(dòng)程序，它們可以用于公共外設(shè)和應(yīng)用。 以在外設(shè)范圍廣泛的多數(shù)微處理器上運(yùn)行， 并早已經(jīng)有了現(xiàn)成的應(yīng)用庫(kù)。 在嵌入式開(kāi)發(fā)領(lǐng)域穩(wěn)步發(fā)展。因?yàn)?用 以任何對(duì)將 制于 上機(jī)或者可佩帶設(shè)備感興趣的人都可以從因特網(wǎng)免費(fèi)下載其內(nèi)核和應(yīng)用程序，并開(kāi)始移植或開(kāi)發(fā)。許多 良品種迎合了嵌入式實(shí)時(shí)市場(chǎng)。它們包括 時(shí) 于非 備的 于 發(fā)版）、 的 其它 統(tǒng)。 線通訊簡(jiǎn)介 通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，采用的是基于 統(tǒng)的無(wú)線高速數(shù)據(jù)分組傳輸技術(shù)，目前理論傳輸速率為 115務(wù)于2002 年 7 月開(kāi)始在國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信業(yè)推出，第一期工程在全國(guó)東部 16 個(gè)省的 25 個(gè)城市開(kāi)通并進(jìn)入試商用。試商用的 統(tǒng)能夠提供傳輸速率為 30 50 分組業(yè)務(wù)。出現(xiàn)，很大程度是為多媒體、互聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)，將從根本上改變?cè)械?基于話 音服務(wù)。 本原理是，當(dāng)用戶上傳或下載互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)不是利用當(dāng)時(shí)承載服務(wù)所采用的電路連接，而是利用分組將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳送，達(dá)到多用戶間對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)還可以最大限度地使用現(xiàn)有 備，避免了 備投資的浪費(fèi)。另外，數(shù)據(jù)傳送使用 語(yǔ)音傳送使用 下載資料和通話可以同時(shí)進(jìn)行。為此，它不但可以為 戶提供 動(dòng)電話通信的所有功能，更為突出的是為 戶提供了一種更快捷，更方便，更便宜，更持久的移動(dòng)上網(wǎng)方式。 前被認(rèn)為是移動(dòng)通信 從第二代向第三代過(guò)渡的重要一環(huán)。 本原理是，當(dāng)用戶上傳或下載互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)不是利用當(dāng)時(shí)承載服務(wù)所采用的電路連接，而是利用分組將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳送，達(dá)到多用戶間對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)還可以最大限度地使用現(xiàn)有 備，避免了 備投資的浪費(fèi)。 10 另外，數(shù)據(jù)傳送使用 語(yǔ)音傳送使用 下載資料和通話可以同時(shí)進(jìn)行。為此，它不但可以為 戶提供 動(dòng)電話通信的所有功能，更為突出的是為 戶提供了一種更快捷，更方便，更便宜，更持久的移動(dòng)上網(wǎng)方式。 前被認(rèn)為是移動(dòng)通信從第二代向第三代過(guò)渡的重要一環(huán) 5。 入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)搭建 理器選型 如前文所述 處理器目前包括下面 幾個(gè)系列 . 鑒于當(dāng)前電子市場(chǎng)上的情況 ,在此我主要討論一下 兩種主流處理器的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。 處理器系列 : 列微處理器為低功耗的 32 位 理器，最適合用于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。 處理器系列具有如下特點(diǎn)： (1) 具有嵌入式 輯，調(diào)試開(kāi)發(fā)方便。 (2) 極低的功耗，適合對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用，如便攜式產(chǎn)品。 (3) 能夠提供 三級(jí)流水線結(jié)構(gòu)。 (4) 代碼密度高并兼容 16 位的 令集。 (5) 對(duì)操作系統(tǒng)的支持廣泛，包括 E、 S 等。 (6) 指令系統(tǒng)與 列、 列和 列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級(jí)換代。 (7) 主頻最高可達(dá) 130速的運(yùn)算處理 能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。 列微處理器的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋汗I(yè)控制、 備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動(dòng)電話等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。 列微處理器包括如下幾種類型的核： 中， 目前使用最廣泛的 32 位嵌入式 理器，屬低端 理