网络工程毕业设计（论文）基于GPRS远程安防监控系统的设计与实现

1、届 别 2010 学 号 xxxxxxxxxxxxx 毕业设计（论文）基于gprs远程安防监控系统的设计与实现姓 名 系 别、 专 业 计算机 网络工程 导 师 姓 名、职 称 完 成 时 间 2010年4月27号 目 录摘 要iabstractii1 绪论11.1 课题背景11.2 课题来源21.3 本人任务21.4 国内外研究现状综述21.5 论文结构51.6 本章小结52 嵌入式系统开发环境相关概念综述62.1 嵌入式系统开发环境简介62.1.1 什么是嵌入式系统62.1.2 嵌入式微处理器62.1.3 arm微处理器简介62.1.4 arm 微处理器的应用领域72.1.5 arm 微处

2、理器的特点72.1.6 arm 微处理器的系列82.1.7 linux 操作系统简介82.1.8 gprs 无线通讯简介92.2 嵌入式开发平台搭建102.2.1 arm 处理器选型102.2.2 gsm/gprs通讯模块选型112.3主要仪器设备详细设计概述112.3.1 fs2410开发板简介112.3.2 samsung s3c2410详细概述132.3.3 fs2410硬件资源分配152.4 系统设计方案总体框架162.5 本章小结173 需求分析173.1 功能需求分析173.1.1 功能服务全局分析173.1.2 功能模块需求分析173.2 硬件平台功能需求分析183.3 本章小结

3、184 详细设计与实现194.1 摄像头驱动模块的详细设计与实现194.1.1 摄像头驱动移植194.1.2 摄像头采集图片具体实现194.2 gprs通讯模块的详细设计与实现204.2.1 gprs 模块说明204.2.2 gprs 发送短信息程序说明:204.2.3 gprs 接收短信息程序说明:214.3 gprs模块短消息相关的 at 指令224.3.1 与短信相关的 at 指令224.3.2 pdu 模式下发送短消息224.3.3 text 模式发送短消息234.3.4. 中文短信的支持234.4 主程序流程234.4.1 主程序流程图234.4.2 thief处理进程244.4.3

4、 fire处理进程254.4.4 cgi邮件守候线程264.5 web服务器的搭建274.5.1 boa服务器模块设计274.5.2 boa程序的移植284.5.3 boa的配置294.5.4 boa的执行294.5.5 cgi代码设计304.6 html页面设计314.7 gprs拨号上网详细设计314.7.1 内核配置314.7.2 测式gprs上网功能334.8 本章小结335 测试结果与总结335.1 功能测试335.2 总结35参考文献36致 谢37摘 要伴随着数字化和网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史化大趋势。面对当前犯罪分子作案手段日趋技能化

5、、智能化、团伙化和暴力化的势态，单靠传统的“人防”一种途径已远不能适应新形式下斗争的需要 。随着网络通讯技术及图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得家庭能够采用最新的通讯和图像处理技术，通过网络传输数字图像，可为实现家庭监控系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。本课题所研究的基于gprs的远程安防监控系统,目的在于使得人们在可以繁忙工作的同时，在远程就了解自己家庭概况，及时作出分析与判断。本文主要介绍了以samsung arm9（s3c2410）和嵌入式linux 为平台的，基于siemens m35 gprs模块的无线远程监控系统的硬件和软件方面的设计。主要内容包括：s3c2410内

6、部芯片的详细分析；arm9的外围与内部硬件电路的设计分析；at 指令的收发等等。该系统实现了以下功能：实时远程监控；拍照储存；短信服务；入侵报警；火灾报警并灭火。本文重点介绍了在实际研究开发过程中采用的一些技术手段和具体的实现过程，并简要介绍了一些嵌入式相关理论基础，同时指出了该系统开发有待于进一步完善发展的方向。关键词： arm；gprs；嵌入式；安防；s3c2410；远程监控abstractwith the development of digitization and networkings process, the intelligents wave swept every corne

7、r of the world, and to be an unstoppable history of trend. face to the increasing of the criminals committing crimes skills, intelligence, gangs and violent of the trend to rely solely on the traditional human defense a way to far can not meet the needs of the new form of struggle. with the network

8、communication technology and image compression technology and transmission technologys rapid development. allows families to use the latest communications and image processing technology, digital images through network transmission, home monitoring systems can provide efficient realization of a viab

9、le and affordable solution program.the studied of this paper which is gprs-based remote security monitoring system designed to enable people who is busy to work, to know their family situation in the distance, and timely to analyze and judge to do something.this paper introduces to samsung arm9 (s3c

10、2410) and embedded linux as the platform. siemens m35 gprs module based wireless remote monitoring system hardware and software design. the main contents include: s3c2410 detailed analysis of the internal chip; arm9 external and internal hardware circuit design and analysis; at command of the transc

11、eiver so. this system has the following features: real-time remote monitoring; photo storage; sms; intrusion alarm; fire alarm and fire fighting.this paper focuses on the practical research in the development process used in a number of technical means and specific steps. and briefly introduces some

12、 of the embedded-related theories. also pointed out that the system had to be further improved development.key words: embedded；gprs；arm；security；s3c2410；remote monitoring1 绪论目前，随着网络技术和集成电路技术的高速发展，嵌入式系统已经成为it的一个焦点，嵌入式视频监控系统大量的应用于自动控制工业生、军事技术和家用消费电子等各个领域。1.1 课题背景现今市场上由两种数字视频监控系统类型，一种是以数字录像设备为核心的视频监控系统

13、，另一种是以嵌入式视频web服务器为核心的视频监控系统。以嵌入式视频web服务器为核心的视频监控系统，采用嵌入式实时多任务操作系统。摄像头采集到的图片信息经过压缩，通过内部总线送到内置的web服务器，网络上的用户可以直接用浏览器观看web服务器上的由摄像头采集的图像1。由于把图片采集和web功能集中到一个体积很小的设备内，可以直接连入局域网，用户无需安装任何硬件设备，仅用浏览器即可观看。同时还具有以下优点：布控区域广阔，嵌入式视频web服务器监控系统web服务器直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制，同时网络是没有距离概念的，彻底抛弃了地域的概念，扩展布控的区域。系统具有几乎无限的无缝扩展

14、能力。所以设备都以ip地址进行标示，增加设备只是意味着ip地址的扩充。性能稳定可靠，无需专人管理。嵌入式web服务器实际上是基于嵌入式微处理器技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，对于用户来讲，上网进行登陆，便可对家中情况进行监控。现在监控系统发展到第三代，前端一体化、视频十字化、监控网络化、系统集成化成为视频监控系统公认的发展方向，它以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存放和播放为核心，以智能实用的图像分析为特点，并为报警系统、门禁系统完美的整合到一个使用平台上，引发了视频控制行业的一次技术革命。伴随着数字化和网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史化大趋势。

15、这一切的最终目的为人们提供一个以人为本的舒适、便捷、高效、安全的生活环境。如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今世界的一个热点问题。信息化程度的不断提高，人们对智能家居的功能也提出了更高层次的要求。本课题研究的是基于gprs的远程视频监控系统。利用市场上比较通用的gprs模块收发信息，利用linux内核中的ppp拨号上网的方式，并在linux系统中搭建web服务器来实现远程监控的目的。此类远程监控系统对于电子消费各个领域都有着重要的意义。1.2 课题来源本系统是定义为以个人家庭为目标客户的远程安防监控系统，从功能设计到产品的实现模式都立足于满足人们能远程对家庭实施远程监控的目的。本

16、课题主要来源于本人在实习期间，所在公司正处研发阶段的一个项目。本项目主要立足以互联网、宽带adsl应用方案，采用网络摄像机采集影像，并进行数字压缩，转换成数字信号，最后通过路由器或交换机或adsl 将视频传输到局域网或互联网，远端用户可以通过ie 浏览器或手机上网直接观看家中情况。利用市场上比较通用的gprs模块收发信息，利用linux内核中的ppp拨号上网的方式，并在linux系统中搭建web服务器来实现远程监控的目的2。1.3 本人任务本系统设计主要分为四个大的模块，分别是：嵌入式系统开发平台搭建模块，摄像头监控模块；gprs远程通讯模块；web服务器模块。嵌入式系统开发平台搭建模块主要是

17、实现交叉编译工具的安装，uboot的具体移植，文件系统的制作，内核的移植。摄像头监控模块主要实现摄像头的驱动移植，远程图像采集的具体实现。图像采集流程人具体分析。gprs远程通讯模块主要实现远程信息的接收与发送。实现远程报警的功能。并通过gprs上网远程监控家里情况。由于本人不直接参与本模块的详细设计，所以在这里不做过多阐述。web服务器模块主要为提供远程web服务，用户可能通过internet或gprs网络接入互联网，远程监控家里情况。系统设计初期，本人与项目组成员主要对系统功能需求进行调研分析，了解最新的功能需求。在项目组的分配下，本人主要负责对摄像头驱动模块的分析及相关文档的整理工作。系

18、统实施期间，本人参与了系统开发环境的搭建与设计，摄像头驱动模块的详细设计与具体实现。并担任相关文档的整理与书写工作，协助解决疑难问题。完成相关工作。系统设计后期，主要针对系统的测设与调试工作。本人主要负责对系统整体框架进行测试与分析。并对相关文档进行修正和整理。1.4 国内外研究现状综述1.4.1 安防系统的发展智能家居安防监控起源于80年代中期的美国，上世纪末来到中国，带着全新的概念企盼搭上中国经济的高速顺风列车。经过十几年的市场孕育与发展，特别是伴随住宅产业的进步，智能家居安防监控在中国已经显露出春笋出露的局面。智能家居安防监控在国内已经历了多年的概念推广及发展，现已被人们认识并接受。应该

19、说，自1998年，国内开始提出“智能家居安防监控”这个概念，同时通过社会的热炒，人们已对智能安防监控有了一定的认识，但由于没有真正适合市场的产品，所以真正的应用并没有太大的突破，倒是智能安防监控里最重要的组成部分家居安防及小区安防得到了迅猛的发展，而且技术上明显表现为以智能防范小区嵌套智能防范家居的特点，这种技术特点目前已广泛地被市场接受，同时亦显现出其无比的竞争优越性。随着近年网络技术的日趋成熟和发展，更高层次的基于tcp/ip协议的数字社区及所捆绑的智能家居安防监控结构特点的应用，正浮出水面，并迅速被市场所接受，可以说，真正意义的智能家居，正迎来市场的大发展阶段3。1.4.2 国内安防系统

20、的发展现状经过二十多年的发展,中国安防行业已经形成集研发、生产、销售、工程与系统集成、报警运营与中介服务等为一体的朝阳产业,全国现有安防产品生产、工程系统集成、产品经销和安防报警服务企业1.5 万余家,涉及保安报警服务、cctv监控、防盗报警、楼宇对讲、智能家居、生物识别、智能交通等诸多领域。据资料统计,世界上有一半的安防产品是由中国企业制造的,而中国安防市场以每年增长20% 30% 的速度发展,预计今年全国安防行业产值可以达到1200 亿元人民币,其中,安防产品制造产值约700 亿元,安防工程产值420 亿元,安防报警服务80 亿元。随着国家经济持续发展,人们生活水平不断提高, 安防市场会不

21、断扩大,需求将更加迫切,可以预计“, 十一五”后期至“十二五”期间,将成为中国安防行业发展的黄金时期。 从整体上看,中国安防产业在历经了20 世纪90 年代中后期的快速发展,2002 年进入技术升级结构调整时期后,2006 年,因为平安城市建设,安防市场步入发展快车道。从市场地域分布来看,安防产品市场比较活跃的地区以华南华东、华北为主。华南市场的珠江三角洲八个城市(广州、深圳、珠海、中山、佛山、惠州、江门、东莞) 安装100 万个摄像机加强城市治安防控,引发了华南安防市场火爆性增长;华东市场由于江苏、浙江、上海三省市近年来全面推进科技强警示范城市建设以及2010 年上海世博会,安防产品在各地一

22、、二、三级市场遍地开花;华北市场因为2008 年北京奥运会安全防范的需要,带来了各种安防产品的几何增长。 伴随我国安防产业规模的扩大,珠江三角洲、长江三角洲、环渤海地区等安防制造基地已经形成。这些地区的共同优势是,安防制造企业集中,产业链比较完整,具有很强生产和配套能力。其中,以深圳为中心的珠江三角洲已成为我国规模最大、发展速度最快、品种最全、产品出口所占比重最高的安防产品加工密集地区;以杭州为中心的长三角,也成为国内最重要的dvr制造、安防监控软件基地;以天津为中心的环渤海地区则逐步形成了摄像机产业集群。 但在我国安防制造业中,外商和港澳台投资企业生产的安防产品仍然占据半壁江山。2006 年

23、,外商和港澳台企业更是加紧了对中国安防市场的凌厉攻势,收购、兼并、合作、加大在国内投资,他们凭借其技术优势和成熟的运作模式,在国内市场占有相当的优势条件。一些企业不断扩大自身优势,对销售模式进行了调整,取消了原来的多级代理,实行区域代理+ 直销的销售模式,强化渠道控制力。除在省会城市布下营销团队外,还加速了在地、市甚至是县级市场的营销,同时二、三、四级市场的竞争正在逐步升温,是近年国内安防市场渠道营销的一个最为明显变化。 我国安防产业经过多年的发展已经初具规模，并且发展迅速。 “十五”期间，我国安防产业年均增长速度超过了国民经济发展的1倍以上，以年均25增长速度快速发展。安防行业正由启动期走向

24、发展期，根据统计数据显示: 2005 年安防企业已达1.5 万家，从业人员近100 万人，实现增加值300 多亿元，其中出口创汇产品约占10左右。但据统计，目前国内安防企业销售额在100 万元以下的企业占23%，100-500万元的占37%，而年销售额在500 万元以上的企业只有不到40%的份额，1000 万元以上的企业数量更少。虽然，国内的安防企业以小型的私营企业和股份制企业为主，但这两年安防行业发展非常快，尤其在闭路监控、防盗报警两项业务作为行业市场启动的龙头业务，现处于高速发展期，并将逐渐向成熟期迈进。在国外，发达国家在发展之初就确定了智能家居安防监控相关标准及组织，明确了智能家居安防监

25、控概念等问题。比如以微软、intel 等公司为主要成员upnp（通用即插即用）组织、欧洲knx协议等。智能家居从概念引进到现在发展已有10个年头，国内一直未能有一个统一的行业标准及规范来约束和引导智能家居行业的健康快速发展，各设备厂商按照不同的接口标准与协议生产设备，其结果导致不同设备之间的互连、互通变得非常困难。因此，中国智能家居企业向国外学习，首先应当建立共同遵循的标准与协议，这是发展智能家居安防监控必须首先解决的问题。1.4.3 国外安防系统的发展现状自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能

26、家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。 1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。 这种“未来之家”家庭智能化系统，市场真正启动尚需时日。目前在新加坡也有近30个社区(住宅小区)近5000户的家庭采用了“家庭智能化系统”，美国已有近四万户家庭安装了这一类的“家庭智能化系统”，相信到了21世纪将会有更多的住宅安装上

27、这一类高科技智能化系统产品。目前美国有一种占据市场主流的产品x-10，销售已超过1亿个，设计户型为单体别墅，应用多为旧房改造，仅在美国便有超过400万个家庭在使用。但这些产品技术限制较多，并不适合在我国原样照搬使用应用。三星从今年春节后，开始在中、韩两国同时推出其智能家居系统，通过机顶盒和网络，将家居自动化控制、信息家电、安防设备以及娱乐和信息中心这四部分集成一个全面的，面向宽带互联网的家居控制网络。 根据美国该行业之专业顾问公司parks的统计资料显示：1995年，美国一个家庭要安装家庭自动化设备的平均费用在7000至9000美元之间。 1995年美国家庭已使用先进家庭自动化设备的比率为0.

28、33，看来市场真正启动尚需时日。预计这五年内，家庭自动化的市场年平均增长率为8。 parks公司的资料亦显示：到2004年，家庭网络市场总额可达57亿美元。据国际专家预测，到2010年底国际智能家居的产品销售额可达500亿美元。 2020年可达1000亿美元。 由于智能家居的诱人前景和巨大市场，尽管国外市场真正启动也尚需时日，但并未能阻止企业去争食智能家居市场。虽然每家公司的策略各不相同，但它们都坚持同样的信念：山那边遍地是金。ibm公司的迈克尔。凯罗斯克说：“这是个不容ibm公司忽视的市场机会。”1.5 论文结构第一章：概述：本章主要远程监控系统的产生背景，个人工作任务，以及论文结构。第二章

29、：嵌入式系统开发环境相关概念综述：包括开发平台的搭建，硬件选型，仪器设备详细概述以及系统设计总体框架。第三章：系统需求分析：主要对系统各功能及市场的需求分析介绍了系统在需求分析阶段所拟定的系统特征。第四章：详细设计与实现：包括摄像头驱动的详细设计与实现，gprs通讯模块的详细设计与实现，web服务器的详细设计与实现以及主程序的流程详细设计。第五章：功能测试与总结：对各功能模块的测试，并作针对性总结。1.6 本章小结本章对本论文的研究背景、课题来源进行了说明，提出了本论文的课题任务，细致划分了论文结构，使读者对本论文有初步的了解。2 嵌入式系统开发环境相关概念综述2.1 嵌入式系统开发环境简介2

30、.1.1 什么是嵌入式系统嵌入式系统一般指非 pc 系统，有计算机功能但又不能称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，类似于 pc 中 bios 的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上 pda 、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多

31、媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。嵌入式系统的硬件部分，包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和 i/o端口、图形控制器等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用eprom、eeprom 或闪存(flash memory)作为存储介质。软件部分包括操作系统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。其的核心是嵌入式微处理器4。2.1.2 嵌入式微处理器嵌入式系统的核心是嵌入

32、式微处理器。嵌入式处理器一般就具备以下4 个特点：(1) 对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度。(2) 具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。(3) 可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。(4) 嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mw 甚至w 级。2.1.3 arm

33、微处理器简介arm（advanced risc machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1991 年arm 公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用arm 技术知识产权（ip）核的微处理器，即我们通常所说的arm 微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于arm 技术的微处理器应用约占据了32 位risc 微处理器75以上的市场份额，arm 技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。arm 公司是专门从事基于risc 技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本

34、身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从arm 公司购买其设计的arm 微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的arm 微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用arm 公司的授权，因此既使得arm技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。2.1.4 arm 微处理器的应用领域到目前为止，arm 微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：(1)工业控制领域：作为32 的risc 架构，基于arm 核的微控制器芯片不但占据了

35、高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，arm 微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8 位/16 位微控制器提出了挑战。(2)无线通讯领域：目前已有超过85%的无线通讯设备采用了arm 技术， arm以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。(3)网络应用：随着宽带技术的推广，采用arm 技术的adsl 芯片正逐步获得竞争优势。此外，arm 在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对dsp的应用领域提出了挑战。(4)消费类电子产品：arm 技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。(5)成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中

36、绝大部分采用arm 技术。手机中的32 位sim 智能卡也采用了arm 技术。除此以外，arm 微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。2.1.5 arm 微处理器的特点采用risc 架构的arm 微处理器一般具有如下特点：(1) 体积小、低功耗、低成本、高性能；(2) 支持thumb（16 位）/arm（32 位）双指令集，能很好的兼容8 位/16 位器件；(3) 大量使用寄存器，指令执行速度更快；(4) 大多数数据操作都在寄存器中完成；(5) 寻址方式灵活简单，执行效率高；(6) 指令长度固定2.1.6 arm 微处理器的系列arm 微处理器目前包括下面几个系列

37、，以及其它厂商基于arm 体系结构的处理器，除了具有arm 体系结构的共同特点以外，每一个系列的arm 微处理器都有各自的特点和应用领域。(1) arm7 系列(2) arm9 系列(3) arm9e 系列(4) arm10e 系列(5) securcore 系列(6) inter 的xscal(7) inter 的strongarm其中，arm7、arm9、arm9e 和arm10 为4 个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。securcore 系列专门为安全要求较高的应用而设计。2.1.7 linux 操作系统简介linux操作系统是可以运行在许多不同

38、类型的计算机上的一种操作系统的“内核”。在所有操作系统中，linux是发展最快、应用最广泛的。它是提供命令行或者程序与计算机硬件之间接口的软件的核心部分。linux操作系统内核管理以下事情：比如内存采用什么方法以及在什么时候打开或者关闭文件、哪一个进程或者程序可以获得计算机的中央处理单元（cpu）等等。虽然大多数 linux 系统运行在 pc 平台上，但 linux 也可以作为嵌入式系统的可靠主力。linux 流行的“back-to-basics”方法使得它的安装和管理比unix 更加简单灵活，这对于那些 unix 专家们来说又是一个优点，他们已经因为 linux 中有许多命令和编程接口同传统

39、的 unix 一样而赏识它了。典型的压缩包装 linux 系统经过打包，在拥有硬盘和大容量内存的 pc 机上运行，嵌入式系统可不要这么高的配置。一个功能完备的 linux 内核要求大约 1 mb 内存。而 linux 微内核只占用其中很小一部分内存，包括虚拟内存和所有核心的操作系统功能在内，只需占用 pentium cpu 系统的 100 k 内存。只要有 500 k 的内存，一个有网络栈和基本实用程序的完全的 linux 系统就可以在一台 8 位总线（sx）的 intel 386 微处理器上运行的很好了。由于内存要求常常是需要的应用所决定的，比如 web 服务器或者 snmp 代理，linu

40、x 系统甚至可以仅使用 256 kb rom 和 512 kb ram 进行工作。因此它是一个瞄准嵌入式市场的轻量级操作系统。与传统的实时操作系统相比（rtos），采用象嵌入式 linux 这样的开放源码的操作系统的另外一个好处是 linux 开发团体看来会比 rtos 的供应商更快地支持新的 ip 协议和其它协议。例如，用于linux 的设备驱动程序要比用于商业操作系统的设备驱动程序多，如网络接口卡（nic）驱动程序以及并口和串口驱动程序。核心 linux 操作系统本身的微内核体系结构相当简单。网络和文件系统以模块形式置于微内核的上层。驱动程序和其它部件可在运行时作为可加载模块编译到或者是添

41、加到内核。这为构造定制的可嵌入系统提供了高度模块化的构件方法。而在典型情况下该系统需结合定制的驱动程序和应用程序以提供附加功能。嵌入式系统也常常要求通用的功能，为了避免重复劳动，这些功能的实现运用了许多现成的程序和驱动程序，它们可以用于公共外设和应用。linux 可以在外设范围广泛的多数微处理器上运行，并早已经有了现成的应用库。linux 正在嵌入式开发领域稳步发展。因为linux 使用gpl，所以任何对将linux 定制于pda、掌上机或者可佩带设备感兴趣的人都可以从因特网免费下载其内核和应用程序，并开始移植或开发。许多linux 改良品种迎合了嵌入式实时市场。它们包括rtlinux（实时l

42、inux）、 uclinux（用于非mmu 设备的linux）、montavista linux（用于arm、mips、ppc 的linux 分发版）、arm-linux（arm 上的linux）和其它linux 系统。2.1.8 gprs 无线通讯简介gprs（general packet radio service）是通用分组无线业务的简称，采用的是基于gsm 系统的无线高速数据分组传输技术，目前理论传输速率为115kbps。gprs 业务于2002 年7 月开始在国内移动通信业推出，第一期工程在全国东部16 个省的25 个城市开通并进入试商用。试商用的gprs 系统能够提供传输速率为30

43、50 kbps 的分组业务。gprs 的出现，很大程度是为多媒体、互联网通信服务，将从根本上改变原有的gsm 的基于话音服务。gprs 基本原理是，当用户上传或下载互联网数据时，系统不是利用当时承载服务所采用的电路连接，而是利用分组将数据在网络中传送，达到多用户间对网络资源的共享，同时网络运营机构还可以最大限度地使用现有gsm 设备，避免了gsm 设备投资的浪费。另外，数据传送使用gprs，而语音传送使用gsm，使下载资料和通话可以同时进行。为此，它不但可以为gprs 用户提供gsm 移动电话通信的所有功能，更为突出的是为gprs 用户提供了一种更快捷，更方便，更便宜，更持久的移动上网方式。g

44、prs 目前被认为是移动通信从第二代向第三代过渡的重要一环。gprs 基本原理是，当用户上传或下载互联网数据时，系统不是利用当时承载服务所采用的电路连接，而是利用分组将数据在网络中传送，达到多用户间对网络资源的共享，同时网络运营机构还可以最大限度地使用现有gsm 设备，避免了gsm 设备投资的浪费。另外，数据传送使用gprs，而语音传送使用gsm，使下载资料和通话可以同时进行。为此，它不但可以为gprs 用户提供gsm 移动电话通信的所有功能，更为突出的是为gprs 用户提供了一种更快捷，更方便，更便宜，更持久的移动上网方式。gprs 目前被认为是移动通信从第二代向第三代过渡的重要一环5。2.

45、2 嵌入式开发平台搭建2.2.1 arm 处理器选型如前文所述arm 微处理器目前包括下面arm7,arm9,arm9e,arm10e,securcore, xscale, strongarm 等几个系列. 鉴于当前电子市场上的情况,在此我主要讨论一下arm7 与arm9 这两种主流处理器的特点及应用领域。arm7 微处理器系列:arm7 系列微处理器为低功耗的32 位risc 处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。arm7 微处理器系列具有如下特点：(1) 具有嵌入式icert 逻辑，调试开发方便。(2) 极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。(3) 能够提供0.

46、9mips/mhz 的三级流水线结构。(4) 代码密度高并兼容16 位的thumb 指令集。(5) 对操作系统的支持广泛，包括windows ce、linux、palm os 等。(6) 指令系统与arm9 系列、arm9e 系列和arm10e 系列兼容，便于用户的产品升级换代。(7) 主频最高可达130mips，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。arm7 系列微处理器的主要应用领域为：工业控制、internet 设备、网络和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。arm7 系列微处理器包括如下几种类型的核：arm7tdmi、arm7tdmi-s、arm720t、arm7e

47、j。其中，arm7tmdi 是目前使用最广泛的32 位嵌入式risc 处理器，属低端arm 处理器核。arm9 微处理器系列:arm9 系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点：(1) 5 级整数流水线，指令执行效率更高。(2) 提供1.1mips/mhz 的哈佛结构。(3) 支持32 位arm 指令集和16 位thumb 指令集。(4) 支持32 位的高速amba 总线接口。(5) 全性能的mmu，支持windows ce、linux、palm os 等多种主流嵌入式操作系统。(6) mpu 支持实时操作系统。(7) 支持数据cache 和指令cache，具有更高的指

48、令和数据处理能力。arm9 系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。arm9 系列微处理器包含arm920t、arm922t 和arm940t 三种类型.由此可见, arm9 对于linux 操作系统的支持性明显强于arm7。 因此, 本系统采用的核心微处理器是samsung s3c2410 (以arm920t 为内核)6。2.2.2 gsm/gprs通讯模块选型目前市面上出现的主流gprs/gsm 模块主要有以下几种:(1) benq 公司的m20/m22(a)/m32(a) 模块；(2) siemens 公司的tc35i/mc35

49、模块；(3) sony ericsson 公司的gr47/gr48 模块；考虑到市场的普及度与可靠性的要求, 我们选择siemens 公司的通讯mc35模块。下面详细的介绍一下siemens 公司 ms35模块。ms35 是siemens 公司生产的gprs 调制解调器，它提供rs232 数据口，用at 指令进行控制。ms35 的主要特征如下：(1) 支持语音、数据传输、短消息、传真业务；(2) 三种语音编码方式(fr/efr/hr)；(3) 四种数据传输模式cs-1、cs-2、cs-3、cs-4 下行速率最大为85.6kbit/s，上传速率最大为21.4kbit/s；(5) 提供rs232

50、全双工数据口； (6) 使用at指令进行控制鉴于设计成本与功能上的要求，本系统采用siemens m35 无线模块。2.3主要仪器设备详细设计概述（1）samsung fs2410 arm9开发板（2）siemens m35 gprs模块（3）sim卡（4）pc机一台（4）中星微摄像头一个2.3.1 fs2410开发板简介中央处理器cpu:三星s3c2410，主频203mhz；外部存储器(1)内存：64m 字节；(2) nor flash：2m 字节（sst39vf160或sst39vf1601）；(3) nand flash：64m 字节（k9f1208，用户可自己更换为16m、32m 或1

51、28m nandflash）串口(4)两个五线异步串行口，波特率高达115200bps；网络接口(5)一个10m 网口，采用cs8900q3，带联接和传输指示灯；usb接口(1)二个usb1.1 host接口；(2)一个usb1.1 device接口；红外通讯口一个irda红外线数据通讯口；音频接口(1)采用iis接口芯片uda1341，一路立体声音频输出接口可接耳机或音箱；(2)支持录音，板子自带驻机体话筒可直接录音，另有一路话筒输入接口接麦克风；存储接口一个sd卡接口，可接256m sd卡；lcd和触摸屏接口(1)板上集成了4线电阻式触摸屏接口的相关电路；(2)一个50芯lcd接口引出了l

52、cd控制器的全部信号，并且这些信号引脚都加了74lvth162245驱动，所以lcd输出更加稳定可靠；(3)支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、4096色stn液晶屏，尺寸从3.5寸 到12.1寸，屏幕分辨率可达到1024768象素；(4)支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、64k色、真彩色tft液晶屏，尺寸 从3.5 寸到12.1寸，屏幕分辨率可达到1024768象素；(5)标准配置为三星256k色240x320/3.5英寸tft液晶屏，带触摸屏；(6)板上引出一个12v电源输出接口，可为大尺寸tft液晶屏的5v ccfl背光模块 供电；时钟源内部实时时钟（带有后备锂电池）；复位

53、电路一个复位按键，并采用专用复位芯片进行复位，稳定可靠；调试及下载接口一个20芯multiice标准jtag接口，支持sdt2.51,ads1.2等调试 ；电源接口12v电源供电，带电源开关和指示灯；其他(1)十六个小按键，四个高亮led；(2)一个蜂鸣器（带使能控制的短路块）；(3)一个可调电阻接到adc引脚上用来验证模数转换；(4)一个50芯2毫米间距双排标准连接器用作扩展口，引出了地址线、数据线、读 写、片选、中断、io口、adc、5v和3.3v电源、等用户扩展可能用到信号；操作系统支持linux和wince5.0.net。fs2410开发板实物图如图2.1所示：图2.1

54、fs2410实物图 2.3.2 samsung s3c2410详细概述samsung公司推出的16/32位risc处理器s3c2410a,为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微处理器的解决方案。为了降低整个系统的成本，s3c2410a提供了一下丰富的内部设备：分开的16kb的指令cache和16kb数据cache, mmu虚拟存储器管理, lcd控制器，支持nand flash系统引导， 系统管理（片选逻辑和sdram控制器），3通道uart，4通道dma，4通道pwm定时器，i/o端口，rtc，8通道10位adc和触摸屏接口，iic-bus接口，usb主机，usb设备，s

55、d主卡和mmc卡接口，2通道的spi以及内部pll时钟倍频器。s3c2410的内部结构图如图2.2所示：图2.2 s3c2410内部结构samsung公司推出的16/32位risc处理器s3c2410a,为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微处理器的解决方案。为了降低整个系统的成本， s3c2410a提供了一下丰富的内部设备：分开的16kb的指令cache和16kb数据cache, mmu虚拟存储器管理, lcd控制器，支持nand flash系统引导， 系统管理（片选逻辑和sdram控制器），3通道uart，4通道dma，4通道pwm定时器，i/o端口，rtc，8通道10

56、位adc和触摸屏接口，iic-bus接口，usb主机，usb设备，sd主卡和mmc卡接口，2通道的spi以及内部pll时钟倍频器。s3c2410a采用了arm920t内核， 0.18um工艺的cmos标准宏单元和存储单元。它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。同样它还采用了一种叫做advanced microcontroller bus architecture(amba)新型总线结构。s3c2410的显著特性是它的cpu核心， 是一个由advanced risc machines(arm)有限公司设计的16/32位arm920t risc处理器。arm920t核由arm9tdmi、存储管理单元（mmu）和高速缓存三部分组成。其中，mmu可以管理虚拟内存。arm920t实现了mmu，amba bus和harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16kb指令cache和16kb数据cache，每个都是由8字长的行构成。arm920t有两个内部协处理器：cp14和cp15。cp14用于调试控制，cp15用于存储系统控制以及测试控制。在时钟方面s3c2410也有突出的特点，该芯片集成了一个具有日历功能的rtc和具有pll(mpll和upll)的芯片时钟发生器。mpll产生主时钟，能够使