基于ARM-Linux平台的家庭智能安防系统的研究与设计

摘要

科技日新月异，社会节奏越来越快，各种不安定的因素困扰人们家居生活，人们忙于工作，疲于应对家居环境各种潜在危险，此情况下，对于家居环境的安全性有了更高的要求，而传统家庭安防产品，功能单一，智能化程度低，很难满足发展需求，信息化、网络化、数字化的家庭智能安防系统是发展的必然趋势。本文从现实需求出发，采用ARM硬件平台移植了Linux系统，结合无线传输技术和传感器技术，设计了一种基于嵌入式平台的家庭智能安防系统。
　　本文首先介绍了国内外家庭安防发展的历史与现状，然后根据需求分析对家庭智能安防系统进行总体设计，给出系统整体架构方案，并阐述了各部分的功能设计;其次对智能安防系统的硬件进行了详细规划，结合各功能需求，完成了主控部分及数据采集终端部分的硬件设计。然后，建立开发环境，移植了Linux系统，在系统环境下进行了软件设计:从家庭无线网络获取数据采集终端的警情信息，采用V4L2接口函数采集摄像头图片信息并保存，调用opencv接口函数对图像压缩，通过AT命令控制GPRS模块发送短信和彩信。系统移植了嵌入式Boa服务器，采用mjpg-streamer实现视频流输出，完成了基于CGI脚本的动态Web网页设计，通过网页实现了人机交互。
　　根据现场实际的应用要求，对各个部分功能进行了调试，调试通过后，进行系统联调，模拟现场警情，系统能够及时响应并作出处理，可以满足使用需求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 国外研究现状及发展趋势

1．2．2 国内研究现状及发展趋势

1．3 主要研究内容以及论文结构

1．3．1 论文主要研究内容

1．3．2 论文结构安排

1．4 本章小结

2 家庭安防系统总体方案设计及分析

2．1 家庭智能安防系统需求分析

2．2 系统总体方案设计

2．3 数据处理中心功能设计

2．4 数据采集终端功能设计

2．5 无线传输的功能设计

2．6 本章小结

3 家庭安防系统的硬件设计

3．1 数据处理中心的硬件设计

3．1．1 复位电路设计

3．1．2 存储器电路设计

3．1．3 时钟电路设计

3．1．4 电源管理电路设计

3．1．5 串行接口电路设计

3．1．6 USB电路设计

3．1．7 网络接口电路设计

3．2 无线传输模块选择及使用

3．2．1 长距离传输模块选择及使用

3．2．2 短距离传输模块选择及使用

3．3 数据采集终端的电路设计

3．3．1 单片机接口电路设计

3．3．2 传感器接口电路设计

3．4 本章小结

4 开发环境的建立和系统移植

4．1 嵌入式操作系统的选择与概述

4．2 开发环境的搭建

4．2．1 搭建宿主机交叉编译环境

4．2．2 TFTP和NFS的配置

4．3 BootLoader概述与移植

4．4 Linux内核概述与移植

4．5 文件系统的概述与移植

4．5．1 根文件系统的概述与移植

4．5．2 文件系统的选择与移植

4．6 视频服务器驱动的移植

4．7 Opencv的移植

4．8 本章小结

5 家庭安防系统的软件设计

5．1 数据处理中心的主程序设计

5．1．1 多线程在程序设计中的应用

5．1．2 图像采集程序设计

5．1．3 图像保存程序设计

5．2 嵌入式Web服务器应用软件设计

5．2．1 Web服务器的选择与建立

5．2．2 Web主页面设计

5．2．3 服务器和主控程序的通信

5．3 GPRS模块软件设计

5．3．1 中文短息发送

5．3．2 彩信发送

5．4 NRF905模块软件设计

5．4．1 SPI发送模式软件实现

5．4．2 SPI接收模式软件实现

5．4．3 模块主程序设计

5．5 数据采集终端的软件设计

5．5．1 Keil C51概述

5．5．2 数据采集终端主程序设计

5．5．3 外部中断扩展软件实现

5．6 本章小结

6 系统调试及运行

6．1 GPRS模块的调试

6．2 图像采集模块的调试

6．3 服务器外网连接调试

6．4 整体功能测试

6．5 本章小结

7 结论与展望

7．1 总结与展望

7．2 不足与改进

致谢

参考文献

附录