基于 ARM 嵌入式的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

基于 ARM 內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)在遠程監(jiān)控報警系統(tǒng)中的設(shè)計實現(xiàn)與應(yīng)用。核心部分主要包 括 ARM 嵌入式平臺設(shè)計及 µC-OS 嵌入式實時操作系統(tǒng)移植；人機交互界面 µCGUI 的設(shè)計與實現(xiàn)；遠程通 訊及自動報警等；系統(tǒng)的設(shè)計還考慮到了擴展性和通用性以及與其他監(jiān)控設(shè)備無縫連接等問題。
關(guān)鍵詞： ARM；µC/OS-II； µCGUI ；遠程監(jiān)控

1 引言
監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)已成為現(xiàn)代化生產(chǎn)、生活中不可缺少的重要組成部分。目前，監(jiān)控系列產(chǎn)品 種類繁多，大部分廣泛應(yīng)用于交通、醫(yī)院、銀行、家居、學校等安防領(lǐng)域。
隨著嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)，尤其是基于 ARM 內(nèi)核芯片的嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。本文設(shè)計的遠程監(jiān)控報警系統(tǒng)除了作為安防功能外，還可以應(yīng)用于 以下領(lǐng)域：通訊領(lǐng)域：遠程通訊、視頻會議和視頻點播、證券、遠程教育等。醫(yī)療領(lǐng)域：病 房監(jiān)護、遠程診斷等。工業(yè)領(lǐng)域：遠程設(shè)備診斷、維護、維修，遠程生產(chǎn)監(jiān)控等。家用領(lǐng)域：
家用電器遠程維護；電、氣、火等重大事故自動報警等。
2 系統(tǒng)設(shè)計
2.1、系統(tǒng)組成 本文設(shè)計的遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由中心控制器、數(shù)據(jù)終端、傳感器模塊、通訊模塊、接口模塊等幾部分組成。系統(tǒng)組成圖（如圖 1） 。
2.2、中心控制器 系統(tǒng)核心，負責數(shù)據(jù)采集判斷處理。為了提高系統(tǒng)工作效率，這里使用的是三星公司的 S3C2410 芯片作為處理器。S3C2410 芯片是一款高性價比的 ARM 芯片，非常適合作手機、
PDA 等手持設(shè)備。主要特性包括： ARM920T 內(nèi)核，最高工作頻率 203MHz， LCD 控制器： 可直接驅(qū)動真彩液晶屏，最高支持 2048×1024 真彩液晶屏， 2 個 USB Host 端口 ，1 個 USB Device 端口，支持 Nand flash 啟動模式，SD 卡接口， UART、IIC、SPI、IIS 等多種類 型串行接口， 4 通道 DMA。

本文的監(jiān)控系統(tǒng)的 CPU 核心部分使用的是標準的 SO-DIMM200 金手指接口，便于后期 維護和升級。如果該監(jiān)控系統(tǒng)的使用環(huán)境較為苛刻，可以將 CPU 替換為 S3C2440 芯片。 S3C2440 完全兼容 S3C2410 全部特性（注意：芯片引腳不完全兼容）。與 S3C2410 芯片相比， S3C2440 的性能更為優(yōu)越：最高工作頻率可達 500MHz，內(nèi)部集成 CMOS 攝像頭接口，但價 格較昂貴。

圖 1 監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖

2.3、數(shù)據(jù)終端 數(shù)據(jù)終端的主要功能是對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析、處理，及時將數(shù)據(jù)匯報給監(jiān)控人員。同時， 監(jiān)控人員可以根據(jù)現(xiàn)場情況，使用數(shù)據(jù)終端對監(jiān)控的設(shè)備進行遠程控制。數(shù)據(jù)終端最大優(yōu)勢 就是安全、可靠、便于攜帶。 一般情況下為了節(jié)約成本，可以將手機、PDA 等移動通訊設(shè) 備作為數(shù)據(jù)終端使用。但是如果作為對高危環(huán)境或精密儀器的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)終端需要專業(yè) 定制。這里使用的是中心控制器的作為數(shù)據(jù)終端，即中心控制器既作為數(shù)據(jù)采集發(fā)送中心， 也可數(shù)據(jù)接收處理中心使用。
2.4、通訊模塊
通訊模塊主要負責遠程數(shù)據(jù)通訊。帶有 RS232/485、GPRS、CDMA 等一種或多種通訊 方式。需要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和用戶需要進行定制。通訊模塊與控制器通過接口總線連接，連接 方式為 TTL/RS232/RS485 等
2.5、傳感器模塊 傳感器模塊的主要功能是感知外部環(huán)境，對外部環(huán)境進行實時監(jiān)測。由人體紅外傳感器、 振動傳感器、超聲波傳感器、可燃氣體傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等一種或多種傳感 器組成?？筛鶕?jù)現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境不同進行定制。
2.6、接口模塊
接口模塊主要作為系統(tǒng)擴展功能使用，將控制器的 A/D 轉(zhuǎn)換、I2C、SPI 等多種接口進行 外部擴展。接口模塊沒有特定的功能，但可以根據(jù)需要與其他設(shè)備連接，例如可以與工業(yè)儀 器儀表或設(shè)備連接，實時對儀器或設(shè)備進行監(jiān)控。
接口模塊雖然不是監(jiān)控系統(tǒng)的主要部分，但是對于整個系統(tǒng)來說卻是不可缺少。因為本文的監(jiān)控系統(tǒng)主要考慮到了系統(tǒng)的可擴展性和與其它系統(tǒng)無縫連接。通過接口模塊可以很方 便的對監(jiān)控系統(tǒng)進行升級，并且可以實現(xiàn)與其他系統(tǒng)或設(shè)備的無縫連接。這也是本系統(tǒng)區(qū)優(yōu) 于其他監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能。
3 軟件設(shè)計
3.1、工作軟件
系統(tǒng)的軟件設(shè)計較為復(fù)雜，這里只給出了整個工作軟件流程（如圖 2）。

圖 2 軟件流程圖

3.2、操作系統(tǒng)移植