ARM11和MMS的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究

1、基于ARMM11和MMS的遠(yuǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系系統(tǒng)研究發(fā)布: 22011-6-277 09:36 | 作者: | 來源: 221IC | 查看: 1101次 隨著國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的的快速發(fā)展展和人民生生活水平的的日益提高高，各種監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)運(yùn)而生，廣廣泛應(yīng)用于于銀行、鐵鐵路、民航航等重點(diǎn)領(lǐng)領(lǐng)域，并逐逐步進(jìn)入到到個(gè)人家居居監(jiān)控應(yīng)用用領(lǐng)域中。目前大多多數(shù)監(jiān)控系系統(tǒng)都是將將現(xiàn)場(chǎng)信息息發(fā)送到遠(yuǎn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)機(jī)上，但計(jì)計(jì)算機(jī)攜帶帶不方便，不不能滿足人人們隨時(shí)隨隨地查看現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息的的需求。而而手機(jī)相對(duì)對(duì)計(jì)算機(jī)來來說普及率率高、成本本低、攜帶帶輕便，尤尤其是近年年來 HYPERLINK /info/tag-1491.htm

2、l GPRRS無線數(shù)數(shù)字移動(dòng)通通信網(wǎng)的快快速發(fā)展，為為手機(jī)終端端提供了無無線接入IInterrnet業(yè)業(yè)務(wù)，使得得手機(jī)成為為互聯(lián)網(wǎng)中中最普遍的的終端設(shè)備備。多媒體體消息服務(wù)務(wù)(Mulltimeedia Messsage Servvice，MMS)作為GPRRS一項(xiàng)基基本業(yè)務(wù)，被被廣大手機(jī)機(jī)用戶所使使用。它不不僅實(shí)現(xiàn)了了終端之間間、終端和和電子郵件件之間的信信息傳遞，還還實(shí)現(xiàn)了內(nèi)內(nèi)容的多樣樣性，包括括圖片、音音頻、視頻頻、圖像、數(shù)據(jù)和文文本的各種種組合?？煽梢?，利用用GPRSS和MMS技術(shù)術(shù)可完全滿滿足遠(yuǎn)程監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)對(duì)距離、圖圖像、聲音音、高實(shí)時(shí)時(shí)性的要求求，具有重重要的研究究意義和使使用價(jià)值

3、。本文利用用S3C66410作作為 HYPERLINK /info/tag-1697.html 微控制制器，設(shè)計(jì)計(jì)了一種基基于ARMM11和MMS技術(shù)術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)。1 MMMS概述 MMSS是由3(33PP(TThirdd Gennerattion Parttnersship Projject，3G伙伴計(jì)計(jì)劃)和WAP Foruum(Wiireleess AAppliicatiion PProtoocol Foruum，無線線應(yīng)用協(xié)議議論壇)制定的一一種手機(jī)消消息業(yè)務(wù)，是是短信業(yè)務(wù)務(wù)和圖片信信息的進(jìn)一一步發(fā)展。MMS系統(tǒng)統(tǒng)主要包括括多媒體信信息中心(MMSCC)、WAP網(wǎng)關(guān)關(guān)、數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)服

4、務(wù)器和和增值服務(wù)務(wù)系統(tǒng)等。它的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)方式有22種：基于于WAP和基基于IP。目前前，GPRRS網(wǎng)絡(luò)采采用基于WWAP的方方式發(fā)送和和接收MMMS彩信，其其具體實(shí)現(xiàn)現(xiàn)方式如圖圖1所示。 從從圖1中可以看看出，MMMS業(yè)務(wù)是是以WAPP為載體來來傳送信息息的，可見見WAP技術(shù)術(shù)在多媒體體消息服務(wù)務(wù)中扮演了了重要的角角色。WAAP(Wiireleess AAppliica-ttion Prottocoll，無線應(yīng)應(yīng)用協(xié)議)是開發(fā) HYPERLINK /info/tag-1406.html 移動(dòng)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上類類似Intterneet應(yīng)用的的一系列協(xié)協(xié)議的組合合，實(shí)現(xiàn)了了Inteernett和移動(dòng)通通信網(wǎng)的

5、互互聯(lián)。在WWAP體系系結(jié)構(gòu)中，WTP協(xié)議與WSP協(xié)議起到核心作用。WSP協(xié)議層在會(huì)話服務(wù)中提供了一致的接口，并針對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行了優(yōu)化，而WTP協(xié)議為互動(dòng)式瀏覽(請(qǐng)求應(yīng)答)提供服務(wù)。 在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，使用MMS PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元)對(duì)MMS信息進(jìn)行發(fā)送和接收，并采用多媒體郵件擴(kuò)展(MIME)協(xié)議進(jìn)行打包。MMS PDU由MMS Header和MMS Body兩部分組成。Header描述了PDU的特定信息。Body包括了SMIL表述，用來設(shè)定多媒體片段的位置、播放時(shí)間等。當(dāng)用戶終端發(fā)送MMS信息時(shí)，會(huì)將MMS PDU作為WAP協(xié)議的數(shù)據(jù)單元進(jìn)行封裝，并在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中尋址、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，最終傳

6、遞給接收用戶。2 系統(tǒng)總總體架構(gòu) 為為了全面、詳細(xì)地掌掌握現(xiàn)場(chǎng)情情況，本系系統(tǒng)所采集集的信息包包括溫度、濕度、煙煙霧濃度、圖像數(shù)據(jù)據(jù)，以滿足足人們?cè)谏a(chǎn)和生活活中的需求求。系統(tǒng)的的總體架構(gòu)構(gòu)如圖2所示。 由由圖2可知，本本系統(tǒng)主要要包括控制制模塊、傳傳感器模塊塊、圖像采采集模塊、報(bào)警模塊塊、GPRRS模塊以以及 HYPERLINK /info/tag-8293.html 存儲(chǔ)器器模塊等部部分。各個(gè)個(gè)模塊的主主要功能如如下： 控制模塊塊是整個(gè)系系統(tǒng)的核心心部分。運(yùn)運(yùn)行系統(tǒng)的的主控程序序，完成設(shè)設(shè)備的初始始化工作；通過對(duì)圖圖像采集模模塊的控制制，完成對(duì)對(duì)圖像信息息的采集、編碼以及及存儲(chǔ)等工工作；

7、通過過傳感器模模塊，采集集遠(yuǎn)程終端端的溫度、濕度、煙煙霧濃度，并并將這些信信息轉(zhuǎn)換成成ASCIII碼；完完成MMSS信息的封封裝、發(fā)送送任務(wù)。 傳感器模模塊主要完完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)信息的采采集，包括括溫度、濕濕度、煙霧霧濃度，實(shí)實(shí)現(xiàn)非電信信號(hào)向電信信號(hào)的轉(zhuǎn)換換。 圖像采集集模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)原始圖圖像信息的的采集、數(shù)數(shù)據(jù)的傳送送等功能。 GPRSS模塊通過過PPP協(xié)議議連接到GGPRS無無線網(wǎng)絡(luò)，可可實(shí)現(xiàn)對(duì)MMMS信息息的發(fā)送，以以及對(duì)來自自終端用戶戶SMS(短信息)的接收。 存儲(chǔ)器模模塊主要用用于存儲(chǔ)經(jīng)經(jīng)過編碼處處理的圖像像信息。 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫溫度、濕度度或煙霧濃濃度超過預(yù)預(yù)設(shè)報(bào)警值值時(shí)，報(bào)警警模塊產(chǎn)生生報(bào)

8、警信號(hào)號(hào)，提示工工作人員及及時(shí)處理現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的的事故。 監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)的的工作原理理：當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)正常工作作時(shí)，微控控制器模塊塊會(huì)定時(shí)采采集現(xiàn)場(chǎng)的的溫度和煙煙霧濃度，并并與預(yù)設(shè)的的報(bào)警值進(jìn)進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)溫度或或煙霧濃度度高于此值值時(shí)，微控控制器模塊塊將會(huì)控制制圖像采集集模塊采集集現(xiàn)場(chǎng)圖像像，并將采采集到的數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行編編碼和處理理，作為MMMS消息息的圖片數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行存存儲(chǔ)；同時(shí)時(shí)，通過傳傳感器模塊塊采集現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)的溫濕度度、煙霧濃濃度，并作作為MMSS消息的文文字部分進(jìn)進(jìn)行存儲(chǔ)。而后將這這兩部分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行封封裝，以MMMS消息息的形式傳傳遞到終端端用戶。在在完成發(fā)送送任務(wù)的同同時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)會(huì)驅(qū)動(dòng)報(bào)報(bào)警模塊產(chǎn)產(chǎn)生

9、報(bào)警信信號(hào)，達(dá)到到報(bào)警的目目的。 用戶戶也可以通通過向系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)送短信信息(SMMS)的形形式，要求求監(jiān)控終端端發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)的溫度、濕度、圖圖像等信息息，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)用戶對(duì)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程程監(jiān)控。3 系統(tǒng)硬硬件設(shè)計(jì)331 控制模模塊的設(shè)計(jì)計(jì) 為了使遠(yuǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系系統(tǒng)可以穩(wěn)穩(wěn)定、持續(xù)續(xù)、高效地地工作，并并能對(duì)突發(fā)發(fā)事件做出出迅速反應(yīng)應(yīng)，控制模模塊采用嵌嵌入式微處處理器S33C64110。該處處理器是基基于1632位ARM111版本內(nèi)內(nèi)核的低成成本、低功功耗、高性性能 HYPERLINK /info/tag-1275.html 微處理理器，廣泛泛應(yīng)用于移移動(dòng)電話和和其他便攜攜式應(yīng)用。為了給225G和3G移動(dòng)通通

10、信業(yè)務(wù)提提供最佳的的硬件性能能，S3CC64100采用6432位內(nèi)部部總線結(jié)構(gòu)構(gòu)，內(nèi)部集集成了多個(gè)個(gè)功能強(qiáng)大大的硬件加加速器，如如移動(dòng)圖像像處理、顯顯示控制和和圖像縮放放。其內(nèi)部部集成的JJPEG HYPERLINK /info/tag-2000.html 編編解碼器，支支持對(duì)YCCbCr44：2：2YCbCCr4：2：0格式的圖圖像進(jìn)行編編碼，輸出出的圖像文文件尺寸可可滿足MMMS信息對(duì)對(duì)圖片大小小的要求。除此之外外，S3CC64100還具備相相機(jī)接口，該該接口支持持ITU R BTT-6566601 8位模式式，最大輸輸入尺寸可可為4099640096像素素，支持YYCbCrr4：2：2格

11、式的數(shù)數(shù)據(jù)作為輸輸入，可生生成RGBB 161824位格式式和YCbbCr4：2：2YCbCCr4：2：0格式的圖圖像，這一一特點(diǎn)可降降低系統(tǒng)對(duì)對(duì)圖像采集集模塊的要要求。32 傳感器器模塊的設(shè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的的傳感器模模塊由兩部部分組成，分分別是溫濕濕度傳感器器和煙霧濃濃度傳感器器。溫濕度度傳感器采采用廣州奧奧松公司的的高性能AAM23001電容式式數(shù)字溫濕濕度傳感器器。該傳感感器具有超超快響應(yīng)、抗干擾能能力強(qiáng)、性性價(jià)比高、溫濕度測(cè)測(cè)量范圍大大、分辨率率高等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，可應(yīng)用用于各類環(huán)環(huán)境中，甚甚至在條件件極為惡劣劣的場(chǎng)合也也可正常工工作。AMM23011是一種單單總線器件件，其數(shù)據(jù)據(jù)格式：440位數(shù)

12、據(jù)據(jù)=16位濕濕度數(shù)據(jù)+16位溫溫度數(shù)據(jù)+8位校驗(yàn)驗(yàn)和。在本本系統(tǒng)中，通通過S3CC64100的引腳GPPE1并加加上拉電阻阻與控制模模塊進(jìn)行通通信，使系系統(tǒng)集成變變得更為簡(jiǎn)簡(jiǎn)易快捷，節(jié)節(jié)省了引線線數(shù)量，降降低了產(chǎn)品品成本。 煙煙霧濃度傳傳感器采用用MQ-22作為感應(yīng)應(yīng)器件。MMQ-2是是一種電阻阻性的傳感感器，對(duì)天天然氣、液液化石油氣氣、氫氣等等煙霧具有有很高的靈靈敏度，可可長(zhǎng)期穩(wěn)定定地工作，抗抗干擾性強(qiáng)強(qiáng)。通過測(cè)測(cè)量其輸出出電阻，可可以檢測(cè)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的煙霧霧濃度。333 圖像采采集模塊的的設(shè)計(jì) 圖像像采集模塊塊采用美國(guó)國(guó)Omniivisiion公司司生產(chǎn)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圖像傳感感器，支持持YCbCCr4：2：2數(shù)據(jù)輸出出格式，可可完全滿足足系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)要求。其輸入輸輸出接口與與S3C66410的的相機(jī)接口口具備良好好的兼容性性，為系統(tǒng)統(tǒng)的開發(fā)提提供極大的的便利。334 GPPRS模塊塊的設(shè)計(jì) 系系統(tǒng)采用SSimcoom公司的的SIM3300z作作為GPRRS模塊。它利用GGPRS技技術(shù)與GSSM移動(dòng)通通信網(wǎng)絡(luò)作作為傳輸介介質(zhì)，可為為用戶提供供快速的無無線GPRRS連接以以及較高的的 HYPERLINK /info/tag-1884.html 數(shù)據(jù)傳輸輸速率。該該模塊有較較

14、寬的工作作溫度范圍圍，可滿足足監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)對(duì)惡劣條條件的要求求。SIMM300zz與S3C66410通通過串口通通信，能及及時(shí)處理SS3C64410發(fā)出出的AT指令。對(duì)于S33C64110傳遞的的數(shù)據(jù)，SSIM3000z也可可及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)，滿足監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)對(duì)數(shù)據(jù)傳送送的要求。4 系統(tǒng)軟軟件設(shè)計(jì) 完完成硬件的的設(shè)計(jì)只是是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)功能的第第一步，良良好的軟件件設(shè)計(jì)才是是系統(tǒng)能夠夠穩(wěn)定運(yùn)行行的關(guān)鍵，下下面將詳細(xì)細(xì)介紹監(jiān)控控系統(tǒng)的軟軟件結(jié)構(gòu)和和重要的軟軟件模塊。41 嵌入式式操作系統(tǒng)統(tǒng)的移植 嵌嵌入式操作作系統(tǒng)是一一種用途廣廣泛的系統(tǒng)統(tǒng)軟件，負(fù)負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)的的全部軟件件硬件資源源的分配、調(diào)度等工工

15、作，是整整個(gè)系統(tǒng)的的基礎(chǔ)。LLinuxx因其內(nèi)核核完全開放放、可以靈靈活配置等等特性，被被選為本系系統(tǒng)的操作作系統(tǒng)。其其移植過程程如下： 在PC機(jī)上利利用虛擬機(jī)機(jī)，建立交交叉編譯環(huán)環(huán)境GNUU； 根據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)需要選擇擇TCPIP等模塊塊，編譯生生成Linnux內(nèi)核核； 編譯生成成根文件系系統(tǒng)roootdissk； 向底層硬硬件下載BBootlloadeer映像，Boootlooaderr的主要作作用是初始始化硬件，引引導(dǎo)Linnux內(nèi)核核啟動(dòng)； 燒寫Linnux內(nèi)核核和roootdissk映像。42 GPPRS連網(wǎng)網(wǎng)模塊的設(shè)設(shè)計(jì) 在Linuux下通過過GPRSS上網(wǎng)，必必須使用PPPP協(xié)議議進(jìn)行

16、撥號(hào)號(hào)，而移植植到ARMM中的Linnux沒有有提供PPPP協(xié)議，需需要在內(nèi)核核編譯時(shí)配配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)設(shè)備支持PPPP協(xié)議議。在此基基礎(chǔ)上，利利用ppppd源碼包包，使用“ATD*99*1#”進(jìn)行撥號(hào)號(hào)連接，即即可登錄中中國(guó)移動(dòng)的的GPRSS網(wǎng)絡(luò)。在在撥號(hào)過程程中，需要要進(jìn)行如下下設(shè)置： 設(shè)置串口口速率為1115 2200 bbps，校校驗(yàn)位為NNONE，數(shù)數(shù)據(jù)位為88，停止位位為1，并取消消硬件流控控制； 用戶名與與密碼為空空； 使用“ATT+CGDDCONTT=1，“IP”，“CMNNET”指令，設(shè)設(shè)置接入點(diǎn)點(diǎn)為CMNNET。43 信息采采集模塊的的設(shè)計(jì) 信息息的采集包包括兩部分分：一部分分是

17、圖像信信息的采集集，另一部部分是溫濕濕度、煙霧霧濃度的采采集。由于于S3C66410具具備相機(jī)接接口和強(qiáng)大大的JPEEG編解碼碼器作為硬硬件支持，可可直接調(diào)用用Linuux函數(shù)完完成圖像的的采集和編編碼工作，極極大地縮短短了開發(fā)周周期。 溫濕濕度的采集集通過AMM23011模塊進(jìn)行行，在其上上電后，需需等待1ss以越過不不穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，在此期期間不能發(fā)發(fā)送任何指指令。AMM23011與S3C66410之之間采用單單總線數(shù)據(jù)據(jù)格式進(jìn)行行通信和同同步，一次次通信時(shí)間間大約5 ms。 微控制器器S3C66410采采集溫濕度度流程如下下：通信開開始時(shí)S33C64110拉低總總線DATTA，500s后釋放

18、放總線，延延時(shí)2040 s后S3C66410開開始檢測(cè)AAM2300 1的響響應(yīng)信號(hào)。AM23301的響響應(yīng)信號(hào)是是一個(gè)800s左右右的低電平平，隨后AAM23001再拉高高總線800s左右右代表其即即將進(jìn)入數(shù)數(shù)據(jù)傳送狀狀態(tài)。而后后AM23301傳遞遞40位的有有效數(shù)據(jù)，當(dāng)當(dāng)最后一位位數(shù)據(jù)傳送送完畢后，AM2301將再次拉低總線50s左右，最后釋放總線，并由上拉電阻拉高。煙霧濃度的的采集過程程：感應(yīng)器器件MQ-2將煙霧霧信息轉(zhuǎn)變變成電信號(hào)號(hào)，經(jīng)放大大電路后再再進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，最最終傳遞給給S3C66410進(jìn)進(jìn)行存儲(chǔ)。44 MMMS發(fā)送模模塊的設(shè)計(jì)計(jì) 當(dāng)系統(tǒng)成成功連接到到GPRSS網(wǎng)絡(luò)后，需需要通過WWAP協(xié)議議發(fā)送MMMS信息。在此過程程中，WAAP網(wǎng)關(guān)的的IP設(shè)置為為1000172，端端口為92201。發(fā)發(fā)送MMSS信息的具具體過程如如下： 微處理器器向WAPP網(wǎng)關(guān)發(fā)送送會(huì)話建立立連接請(qǐng)求求，發(fā)送的的數(shù)據(jù)為00E 000 00 12 001 100 00 00(88字節(jié))。前4字節(jié)為WTTP innvokee PDUU，后4字節(jié)為WSSP協(xié)議數(shù)數(shù)據(jù)單元，代代表WSPP Connnectt PDUU。 服務(wù)器返返回連接確確認(rèn)，其數(shù)數(shù)據(jù)為133 80 00 002 922 C7 59 00E(330字節(jié))。前3字節(jié)為WTTP Reesultt PDUU，其余為為