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基于ARM嵌入式的远程监控系统设计

第一篇：基于ARM嵌入式的远程监控系统设计基于ARM嵌入式的远程监控系统设计摘要：基于ARM内核的嵌入式系统在远程监控报警系统中的设计实现与应用。核心部分主要包括ARM嵌入式平台设计及μC-OS嵌入式实时操作系统移植；人机交互界面μCGUI的设计与实现；远程通讯及自动报警等；系统的设计还考虑到了扩展性和通用性以及与其他监控设备无缝连接等问题。关键词：ARM；μC/OS-II；μCGUI；远程监控引言监控系统现已成为现代化生产、生活中不可缺少的重要组成部分。目前，监控系列产品种类繁多，大部分广泛应用于交通、医院、银行、家居、学校等安防领域。随着嵌入式系统的出现，尤其是基于ARM内核芯片的嵌入式系统的出现，使得监控系统的应用领域更为广泛。本文设计的远程监控报警系统除了作为安防功能外，还可以应用于以下领域：通讯领域：远程通讯、视频会议和视频点播、证券、远程教育等。医疗领域：病房监护、远程诊断等。工业领域：远程设备诊断、维护、维修，远程生产监控等。家用领域：家用电器远程维护；电、气、火等重大事故自动报警等。系统设计2.1系统组成本文设计的远程监控系统主要由中心控制器、数据终端、传感器模块、通讯模块、接口模块等几部分组成。系统组成图（如图1）。2.2中心控制器系统核心负责数据采集判断处理。为了提高系统工作效率，这里使用的是三星公司的S3C2410芯片作为处理器。S3C2410芯片是一款高性价比的ARM芯片，非常适合作手机、PDA等手持设备。主要特性包括：ARM920T内核，最高工作频率203MHz，LCD控制器：可直接驱动真彩液晶屏，最高支持2048×1024真彩液晶屏，2个USBHost端口，1个USBDevice端口，支持Nandflash启动模式，SD卡接口，UART、IIC、SPI、IIS等多种类型串行接口，4通道DMA。本文的监控系统的CPU核心部分使用的是标准的SO-DIMM200金手指接口，便于后期维护和升级。如果该监控系统的使用环境较为苛刻，可以将CPU替换为S3C2440芯片。S3C2440完全兼容S3C2410全部特性（注意：芯片引脚不完全兼容）。与S3C2410芯片相比，S3C2440的性能更为优越：最高工作频率可达500MHz，内部集成CMOS摄像头接口，但价格较昂贵。图1监控系统组成框图2.3数据终端数据终端的主要功能是对监控数据进行分析、处理，及时将数据汇报给监控人员。同时，监控人员可以根据现场情况，使用数据终端对监控的设备进行远程控制。数据终端最大优势就是安全、可靠、便于携带。一般情况下为了节约成本，可以将手机、PDA等移动通讯设备作为数据终端使用。但是如果作为对高危环境或精密仪器的监控系统，数据终端需要专业定制。这里使用的是中心控制器的作为数据终端，即中心控制器既作为数据采集发送中心，也可数据接收处理中心使用。2.4通讯模块通讯模块主要负责远程数据通讯。带有RS232/485、GPRS、CDMA等一种或多种通讯方式。需要根据现场环境和用户需要进行定制。通讯模块与控制器通过接口总线连接，连接方式为TTL/RS232/RS485等。2.5传感器模块传感器模块的主要功能是感知外部环境，对外部环境进行实时监测。由人体红外传感器、振动传感器、超声波传感器、可燃气体传感器、温度传感器、湿度传感器等一种或多种传感器组成。可根据现场监测环境不同进行定制。2.6接口模块接口模块主要作为系统扩展功能使用，将控制器的A/D转换、I2C、SPI等多种接口进行外部扩展。接口模块没有特定的功能，但可以根据需要与其他设备连接，例如可以与工业仪器仪表或设备连接，实时对仪器或设备进行监控。接口模块虽然不是监控系统的主要部分，但是对于整个系统来说却是不可缺少。因为本文的监控系统主要考虑到了系统的可扩展性和与其它系统无缝连接。通过接口模块可以很方便的对监控系统进行升级，并且可以实现与其他系统或设备的无缝连接。这也是本系统区优于其他监控系统的主要功能。软件设计3.1工作软件系统的软件设计较为复杂，这里只给出了整个工作软件流程（如图2）。图2软件流程图3.2操作系统移植S3C2410芯片支持多种嵌入式操作系统，如WINCE、uCLinux等。但考虑到监控系统的实时性要求，这里使用的是μC/OS-II嵌入式实时操作系统。μC/OS-II是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用ANSIC写的。整个嵌入式系统分为两大层：硬件层和软件层。这里主要研究软件层的架构。软件层主要分为四个部分：实时操作系统内核，与处理器相关部分，与应用程序相关部分，用户的应用程序。移植μC/OS-II系统需要修改的文件有：应用程序相关文件：OS_CFG.HINCLUDE.H；处理器相关文件：OS