基于ARM和4 G的视频监控系统的设计

近年来，利用嵌入式技术生产的大到汽车、小到玩具的产品随处可见，嵌入式技术的应用正在深入到人们的日常生活中，尤其是在居家安防方面，能够为用户提供全方位、全天候的监控和出现异常后立即处警，将嵌入式技术与视频监控技术进行有限的融合可以满足人们对于居家安全的需求。结合现在三大电信运营商正在积极布局的4G网络，本文设计了一种基于RAM和4G的居家安防视频监控报警装置。

本系统安防主机采用的是基于ARM嵌入式平台的三星S3C2440芯片，操作系统是LINUX，安防主机利用其自身的手机模块和用户手机通过4G网络交换报警信息，避免了传统技术在线缆架设、时间、空间等因素的不利影响，便于用户随时随地地获取居家安防的信息，能够满足用户对居家安防的诉求。

1 总体设计

本文基于ARM和4G网络实现了一个安防报警系统，该系统将嵌入式技术和4G无线网络无缝融合，将拍摄到的家庭实况照片通过嵌入式平台经处理后，通过4G网络将其实时地传送给用户手机。以实现对家庭的实时监控，能够使用户随时掌握监控区域的具体情况，以便做好提前防范事项，实现了及时处理警情的功能。系统结构如图1所示。

如图1所示，该居家安防视频监控系统是由监控终端(包括USB摄像头、嵌入式平台、人体感应模块、备用电池等)、4G网络和用户手机三部分构成。工作原理：首先，当人体进入室内的监控范围时，会引起监控范围内的温度变化，进而引起人体感应模块电压发生改变，由人体感应模块发出报警信号并传送至安防主机;接着，安防主机给USB摄像头发出拍摄照片的信号，当USB摄像头接收到拍摄信号后，启动拍摄程序，并将采集到的图像利用串口与手机模块进行数据交换;最后，手机模块通过4G网络将所接收到的图像发送至用户手机，留下作案证据方便以后对犯罪的打击。

为了预防人为或意外断电，保证居家安防视频监控系统在突发状况下仍然能够正常工作，本设计利用备用电池确保了系统的无间断工作，备用电池分别给嵌入式平台和手机模块供电。人体感应模块安装在需要进行监控的地点，主要负责检测并发出报警信号。USB摄像头的型号是ZC-301，可达30万像素，能够满足近距离图片的拍摄，能够保证监控地点图像的清晰度，通过USB线与主机连接。嵌入式硬件平台采用S3C2440型ARM处理器其板载Linux系统。

2 主要部分的设计

2.1 硬件电路设计

图2是硬件的基本连接图，图示标注了各个模块之间数据的传输内容、传输方向以及传输方式。

监控终端通过人体感应模块进行人体探测，当人体靠近时，人体感应模块通过发开关量给S3C2440嵌入式硬件平台，嵌入式平台发控制信号给USB摄像头，接着摄像头开始视频监控，视频数据通过串口进行通信。手机模块采用串口与嵌入式硬件平台进行通信。

2.2 系统软件设计

系统软件的程序主要包括以下几个部分：Linux下人体感应模块驱动程序、USB摄像头图像采集、手机模块报警等。

编译驱动到内核，是将编写好的驱动放入内核所的目录，并修改Makefile和Kconfig文件。在配置内核时，将驱动属性设置成“M”属性，否则容易出错。在测试驱动时，在内核中采用模块的方式有利于反复测试修改驱动。在软件编写时，利用GDB工具结合串口助手调试程序。手机模块的程序编写，是在出厂程序的基础上将数据读取的位置进行的重新定位、修改，确保存储在手机内的图片能够被正确地读取。

2.3 系统软件工作流程

S3C2440嵌入式硬件平台作为监控终端的控制中心，扮演着调度指挥的角色。该系统上电后一直保持在监控状态，一旦发现有人体进入监控范围时，人体感应模块会触发一个高电平并以开关量的形式向嵌入式硬件平台传送，延时15秒后，如果该开关量继续存在，则启动摄像头拍照并将图像传送给嵌入式硬件平台存储，紧接着调用手机报警子程序，通过串口将报警照片传送至手机模块，通过4G网络将照片发送到用户手机。

3 结束语

本文通过分析居家安防监控系统的发展趋势、实时监控的技术特点、4G技术等相关内容，构建了家庭式的实时监控报警解决方案。采用S3C2440硬件平台作为监控终端的主要设备，将众多相对成熟的技术加以结合，使得整个视频监控系统的表现相对稳定和成熟。本设计主要是面向普通家庭，其价格低，对整个房屋整体改动较小，安装简单方便，不受时间地域的影响。此外其他需要视频监控的场所也可以采用本设计，具有广阔的应用前景。