基于ARM+GPRS的智能家居安防监控系统设计

入模块采集的数据，又要控制输出模块的相应处理，同时还得与远程监控中心进行数据交互，这就要求其具有较强的数据处理能力。基于此考虑，本系统选用了基于Samsllng公司的Cotex_A8内核的FS_S5PC100作为实验平台。考虑到市场的普及度与可靠性的要求，GPRS模块选用SIEMENS公司的TC35i/MC35，该模块内嵌强大的TCP/IP协议栈，低功耗，增强的AT控制指令。由于具体的硬件设计电路图比较繁杂，在此给出系统硬件实现框图，如图2所示。

3 系统软件设计

系统软件实现主要包括：S5PC100软件编程，监控页面的编程两大部分，在此只介绍S5PC100微控制器的软件编程部分。

3.1 系统移植与驱动设计思想

考虑到系统的稳定性和可靠性，在S5PC100上采用Linux嵌入式实时操作系统，与传统的实时操作系统(RTOS)相比，采用嵌入式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。

linux操作系统文章专题：linux操作系统详解（linux不再难懂）

各种设备由于功能不同，驱动程序提供的函数接口也不相同，但Linux为能够统一管理，规定了Linux下设备驱动程序必须使用统一的接口函数file_operations。根据功能填充对应的file_operations中的接口函数。为便于开机启动，统一地将驱动程序静态编译到内核。

另外，涉及设备节点的创建，选择了udev机制来自动创建设备节点，具体步骤如下：

1)在一开始定义一个类class，再在类下面定义一个设备class_dev;2)xx_init()函数中，使用class_creat()和device_creat()创建设备节点;3)xx_exit()函数中，使用class_destory()卸载设备节点。其中，设备号的选择，通过查询内核中Documents/device.txt选用空闲的设备号，当然也可以用major=register_chrdev(0,"name",&file_operation)自动生成。

3.2 串口通信程序设计

系统的主要功能是实现家居环境参数的采集、上传和监控页面控制命令的下发，所以数据传输是整个应用程序的关键部分，即S5PC100与GPRS模块的串口通信程序的设计。

在定义与串口相关寄存器地址的基础上，以结构体构造新的串口数据类型，结构体成员为函数指针，它们指向编写的具体实现函数，而函数体中的数据直接操作串口寄存器，实现了串口驱动程序，实际上就是上面驱动程序思想，填充对应的file_operations中的接口函数，实现我们自己的驱动程序。以下是实现串口数据类型的主要源代码：

串口采用中断方式接收数据，提高了串口数据处理的实时性和整个CPU的工作效率。具体来说，S5PC100的串口1收到输入模块发送的家居环境参数，进行逻辑判断，结合输出模块处理后，传输到监控页面，实现数据的上传;S5PC100的串口1收到监控页面发送的指令后，调用相应的处理函数，把指令同步到各个模块，实现数据的下发。

3.3 Web服务器的搭建

为方便用户通过internet或GPRS网络接入互联网，远程监控家里情况，提供远程Web服务。本模块主要包括2个部分：

1)BOA服务器模块设计：在嵌入式系统中移植BOA服务器，提供Web服务;

2)cgi模块详细设计：根据监控页面上的不同按钮，发送不同信息给S5PC100，S5PC100调用相应的处理函数，执行网页按钮相应功能。

3.4 应用程序整体设计

在搭建好系统环境，成功移植硬件驱动后，在Ubuntul2.04上Linux2.6内核环境下进行程序的开发调试。系统中主要的进程，包括3个线程等待控制命令，在代码中采用轮询的形式来对线程状况进行检测，发生问题的时候进行相应得处理，用户可通过网络访问本系统并远程进行控制操作。调用了两个线程分别操作thief处理线程和fire处理线程。thief线程和fire线程分别调用GPRS模块和摄像头模块进行短消息的发送和图像的采集及保存。同时调用FS_S5PC100开发板自带的，蜂鸣器模块和LED模块实现报警，另外利用流水灯模拟灭火的操作。具体框架如图3所示。

输入模块和输出模块也是分别创建线程处理不同的任务，模块之间通信选用了消息队列，对于共享资源采用了互斥锁和条件变量，保证资源的共享和原子操作。

4 测试结果

整个系统在实验室环境下进行了测试，利用S5PC100开发板上自带的按键key1模拟外人闯入，按键key2模拟主人进入，温度的采集使用了LM75温度传感器采集，同时为便于调试我们同时也利用ADC来模拟温度变化。整个监控界面效果图如图4所示。

通过点击页面上的用户设置按钮，可以设置用户名、密码的修改及新用户的增加;手机短信号码的修