ARM11和MMS的远程监控系统研究

1、基于ARMM11和MMS的远远程监控系系统研究发布: 22011-6-277 09:36 | 作者: | 来源: 221IC | 查看: 1101次 随着国国民经济的的快速发展展和人民生生活水平的的日益提高高，各种监监控系统应应运而生，广广泛应用于于银行、铁铁路、民航航等重点领领域，并逐逐步进入到到个人家居居监控应用用领域中。目前大多多数监控系系统都是将将现场信息息发送到远远程计算机机上，但计计算机携带带不方便，不不能满足人人们随时随随地查看现现场信息的的需求。而而手机相对对计算机来来说普及率率高、成本本低、携带带轻便，尤尤其是近年年来 HYPERLINK /info/tag-1491.htm

2、l GPRRS无线数数字移动通通信网的快快速发展，为为手机终端端提供了无无线接入IInterrnet业业务，使得得手机成为为互联网中中最普遍的的终端设备备。多媒体体消息服务务(Mulltimeedia Messsage Servvice，MMS)作为GPRRS一项基基本业务，被被广大手机机用户所使使用。它不不仅实现了了终端之间间、终端和和电子邮件件之间的信信息传递，还还实现了内内容的多样样性，包括括图片、音音频、视频频、图像、数据和文文本的各种种组合。可可见，利用用GPRSS和MMS技术术可完全满满足远程监监控系统对对距离、图图像、声音音、高实时时性的要求求，具有重重要的研究究意义和使使用价值

3、。本文利用用S3C66410作作为 HYPERLINK /info/tag-1697.html 微控制制器，设计计了一种基基于ARMM11和MMS技术术的远程监监控系统。1 MMMS概述 MMSS是由3(33PP(TThirdd Gennerattion Parttnersship Projject，3G伙伴计计划)和WAP Foruum(Wiireleess AAppliicatiion PProtoocol Foruum，无线线应用协议议论坛)制定的一一种手机消消息业务，是是短信业务务和图片信信息的进一一步发展。MMS系统统主要包括括多媒体信信息中心(MMSCC)、WAP网关关、数据库库服

4、务器和和增值服务务系统等。它的实现现方式有22种：基于于WAP和基基于IP。目前前，GPRRS网络采采用基于WWAP的方方式发送和和接收MMMS彩信，其其具体实现现方式如图图1所示。 从从图1中可以看看出，MMMS业务是是以WAPP为载体来来传送信息息的，可见见WAP技术术在多媒体体消息服务务中扮演了了重要的角角色。WAAP(Wiireleess AAppliica-ttion Prottocoll，无线应应用协议)是开发 HYPERLINK /info/tag-1406.html 移动动网络上类类似Intterneet应用的的一系列协协议的组合合，实现了了Inteernett和移动通通信网的

5、互互联。在WWAP体系系结构中，WTP协议与WSP协议起到核心作用。WSP协议层在会话服务中提供了一致的接口，并针对无线网络通信进行了优化，而WTP协议为互动式浏览(请求应答)提供服务。 在GPRS网络中，使用MMS PDU(协议数据单元)对MMS信息进行发送和接收，并采用多媒体邮件扩展(MIME)协议进行打包。MMS PDU由MMS Header和MMS Body两部分组成。Header描述了PDU的特定信息。Body包括了SMIL表述，用来设定多媒体片段的位置、播放时间等。当用户终端发送MMS信息时，会将MMS PDU作为WAP协议的数据单元进行封装，并在移动网络中寻址、存储和转发，最终传

6、递给接收用户。2 系统总总体架构 为为了全面、详细地掌掌握现场情情况，本系系统所采集集的信息包包括温度、湿度、烟烟雾浓度、图像数据据，以满足足人们在生生产和生活活中的需求求。系统的的总体架构构如图2所示。 由由图2可知，本本系统主要要包括控制制模块、传传感器模块块、图像采采集模块、报警模块块、GPRRS模块以以及 HYPERLINK /info/tag-8293.html 存储器器模块等部部分。各个个模块的主主要功能如如下： 控制模块块是整个系系统的核心心部分。运运行系统的的主控程序序，完成设设备的初始始化工作；通过对图图像采集模模块的控制制，完成对对图像信息息的采集、编码以及及存储等工工作；

7、通过过传感器模模块，采集集远程终端端的温度、湿度、烟烟雾浓度，并并将这些信信息转换成成ASCIII码；完完成MMSS信息的封封装、发送送任务。 传感器模模块主要完完成对现场场信息的采采集，包括括温度、湿湿度、烟雾雾浓度，实实现非电信信号向电信信号的转换换。 图像采集集模块实现现对原始图图像信息的的采集、数数据的传送送等功能。 GPRSS模块通过过PPP协议议连接到GGPRS无无线网络，可可实现对MMMS信息息的发送，以以及对来自自终端用户户SMS(短信息)的接收。 存储器模模块主要用用于存储经经过编码处处理的图像像信息。 当现场温温度、湿度度或烟雾浓浓度超过预预设报警值值时，报警警模块产生生报

8、警信号号，提示工工作人员及及时处理现现场发生的的事故。 监监控系统的的工作原理理：当系统统正常工作作时，微控控制器模块块会定时采采集现场的的温度和烟烟雾浓度，并并与预设的的报警值进进行对比。当温度或或烟雾浓度度高于此值值时，微控控制器模块块将会控制制图像采集集模块采集集现场图像像，并将采采集到的数数据进行编编码和处理理，作为MMMS消息息的图片数数据进行存存储；同时时，通过传传感器模块块采集现场场的温湿度度、烟雾浓浓度，并作作为MMSS消息的文文字部分进进行存储。而后将这这两部分数数据进行封封装，以MMMS消息息的形式传传递到终端端用户。在在完成发送送任务的同同时，系统统会驱动报报警模块产产生

9、报警信信号，达到到报警的目目的。 用户户也可以通通过向系统统发送短信信息(SMMS)的形形式，要求求监控终端端发送现场场的温度、湿度、图图像等信息息，以实现现用户对现现场的远程程监控。3 系统硬硬件设计331 控制模模块的设计计 为了使远远程监控系系统可以稳稳定、持续续、高效地地工作，并并能对突发发事件做出出迅速反应应，控制模模块采用嵌嵌入式微处处理器S33C64110。该处处理器是基基于1632位ARM111版本内内核的低成成本、低功功耗、高性性能 HYPERLINK /info/tag-1275.html 微处理理器，广泛泛应用于移移动电话和和其他便携携式应用。为了给225G和3G移动通通

10、信业务提提供最佳的的硬件性能能，S3CC64100采用6432位内部部总线结构构，内部集集成了多个个功能强大大的硬件加加速器，如如移动图像像处理、显显示控制和和图像缩放放。其内部部集成的JJPEG HYPERLINK /info/tag-2000.html 编编解码器，支支持对YCCbCr44：2：2YCbCCr4：2：0格式的图图像进行编编码，输出出的图像文文件尺寸可可满足MMMS信息对对图片大小小的要求。除此之外外，S3CC64100还具备相相机接口，该该接口支持持ITU R BTT-6566601 8位模式式，最大输输入尺寸可可为4099640096像素素，支持YYCbCrr4：2：2格

11、式的数数据作为输输入，可生生成RGBB 161824位格式式和YCbbCr4：2：2YCbCCr4：2：0格式的图图像，这一一特点可降降低系统对对图像采集集模块的要要求。32 传感器器模块的设设计 系统的的传感器模模块由两部部分组成，分分别是温湿湿度传感器器和烟雾浓浓度传感器器。温湿度度传感器采采用广州奥奥松公司的的高性能AAM23001电容式式数字温湿湿度传感器器。该传感感器具有超超快响应、抗干扰能能力强、性性价比高、温湿度测测量范围大大、分辨率率高等优点点，可应用用于各类环环境中，甚甚至在条件件极为恶劣劣的场合也也可正常工工作。AMM23011是一种单单总线器件件，其数据据格式：440位数

12、据据=16位湿湿度数据+16位温温度数据+8位校验验和。在本本系统中，通通过S3CC64100的引脚GPPE1并加加上拉电阻阻与控制模模块进行通通信，使系系统集成变变得更为简简易快捷，节节省了引线线数量，降降低了产品品成本。 烟烟雾浓度传传感器采用用MQ-22作为感应应器件。MMQ-2是是一种电阻阻性的传感感器，对天天然气、液液化石油气气、氢气等等烟雾具有有很高的灵灵敏度，可可长期稳定定地工作，抗抗干扰性强强。通过测测量其输出出电阻，可可以检测现现场的烟雾雾浓度。333 图像采采集模块的的设计 图像像采集模块块采用美国国Omniivisiion公司司生产的OOV76550。它是是一款高集集成度

13、、高高分辨率的的 HYPERLINK /info/tag-1704.html CMOSS图像传感感器，支持持YCbCCr4：2：2数据输出出格式，可可完全满足足系统的设设计要求。其输入输输出接口与与S3C66410的的相机接口口具备良好好的兼容性性，为系统统的开发提提供极大的的便利。334 GPPRS模块块的设计 系系统采用SSimcoom公司的的SIM3300z作作为GPRRS模块。它利用GGPRS技技术与GSSM移动通通信网络作作为传输介介质，可为为用户提供供快速的无无线GPRRS连接以以及较高的的 HYPERLINK /info/tag-1884.html 数据传输输速率。该该模块有较较

14、宽的工作作温度范围围，可满足足监控系统统对恶劣条条件的要求求。SIMM300zz与S3C66410通通过串口通通信，能及及时处理SS3C64410发出出的AT指令。对于S33C64110传递的的数据，SSIM3000z也可可及时转发发，满足监监控系统对对数据传送送的要求。4 系统软软件设计 完完成硬件的的设计只是是实现系统统功能的第第一步，良良好的软件件设计才是是系统能够够稳定运行行的关键，下下面将详细细介绍监控控系统的软软件结构和和重要的软软件模块。41 嵌入式式操作系统统的移植 嵌嵌入式操作作系统是一一种用途广广泛的系统统软件，负负责远程监监控系统的的全部软件件硬件资源源的分配、调度等工工

15、作，是整整个系统的的基础。LLinuxx因其内核核完全开放放、可以灵灵活配置等等特性，被被选为本系系统的操作作系统。其其移植过程程如下： 在PC机上利利用虚拟机机，建立交交叉编译环环境GNUU； 根据系统统需要选择择TCPIP等模块块，编译生生成Linnux内核核； 编译生成成根文件系系统roootdissk； 向底层硬硬件下载BBootlloadeer映像，Boootlooaderr的主要作作用是初始始化硬件，引引导Linnux内核核启动； 烧写Linnux内核核和roootdissk映像。42 GPPRS连网网模块的设设计 在Linuux下通过过GPRSS上网，必必须使用PPPP协议议进行

16、拨号号，而移植植到ARMM中的Linnux没有有提供PPPP协议，需需要在内核核编译时配配置网络设设备支持PPPP协议议。在此基基础上，利利用ppppd源码包包，使用“ATD*99*1#”进行拨号号连接，即即可登录中中国移动的的GPRSS网络。在在拨号过程程中，需要要进行如下下设置： 设置串口口速率为1115 2200 bbps，校校验位为NNONE，数数据位为88，停止位位为1，并取消消硬件流控控制； 用户名与与密码为空空； 使用“ATT+CGDDCONTT=1，“IP”，“CMNNET”指令，设设置接入点点为CMNNET。43 信息采采集模块的的设计 信息息的采集包包括两部分分：一部分分是

17、图像信信息的采集集，另一部部分是温湿湿度、烟雾雾浓度的采采集。由于于S3C66410具具备相机接接口和强大大的JPEEG编解码码器作为硬硬件支持，可可直接调用用Linuux函数完完成图像的的采集和编编码工作，极极大地缩短短了开发周周期。 温湿湿度的采集集通过AMM23011模块进行行，在其上上电后，需需等待1ss以越过不不稳定状态态，在此期期间不能发发送任何指指令。AMM23011与S3C66410之之间采用单单总线数据据格式进行行通信和同同步，一次次通信时间间大约5 ms。 微控制器器S3C66410采采集温湿度度流程如下下：通信开开始时S33C64110拉低总总线DATTA，500s后释放

18、放总线，延延时2040 s后S3C66410开开始检测AAM2300 1的响响应信号。AM23301的响响应信号是是一个800s左右右的低电平平，随后AAM23001再拉高高总线800s左右右代表其即即将进入数数据传送状状态。而后后AM23301传递递40位的有有效数据，当当最后一位位数据传送送完毕后，AM2301将再次拉低总线50s左右，最后释放总线，并由上拉电阻拉高。烟雾浓度的的采集过程程：感应器器件MQ-2将烟雾雾信息转变变成电信号号，经放大大电路后再再进行AD转换，最最终传递给给S3C66410进进行存储。44 MMMS发送模模块的设计计 当系统成成功连接到到GPRSS网络后，需需要通过WWAP协议议发送MMMS信息。在此过程程中，WAAP网关的的IP设置为为1000172，端端口为92201。发发送MMSS信息的具具体过程如如下： 微处理器器向WAPP网关发送送会话建立立连接请求求，发送的的数据为00E 000 00 12 001 100 00 00(88字节)。前4字节为WTTP innvokee PDUU，后4字节为WSSP协议数数据单元，代代表WSPP Connnectt PDUU。 服务器返返回连接确确认，其数数据为133 80 00 002 922 C7 59 00E(330字节)。前3字节为WTTP Reesultt PDUU，其余为为