基于 ARM 嵌入式的遠程監控系統設計

基于 ARM 內核的嵌入式系統在遠程監控報警系統中的設計實(shí)現與應用。核心部分主要包 括 ARM 嵌入式平臺設計及 µC-OS 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統移植；人機交互界面 µCGUI 的設計與實(shí)現；遠程通 訊及自動(dòng)報警等；系統的設計還考慮到了擴展性和通用性以及與其他監控設備無(wú)縫連接等問(wèn)題。
關(guān)鍵詞： ARM；µC/OS-II； µCGUI ；遠程監控

1 引言
監控系統現已成為現代化生產(chǎn)、生活中不可缺少的重要組成部分。目前，監控系列產(chǎn)品 種類(lèi)繁多，大部分廣泛應用于交通、醫院、銀行、家居、學(xué)校等安防領(lǐng)域。
隨著(zhù)嵌入式系統的出現，尤其是基于 ARM 內核芯片的嵌入式系統的出現，使得監控系統的應用領(lǐng)域更為廣泛。本文設計的遠程監控報警系統除了作為安防功能外，還可以應用于 以下領(lǐng)域：通訊領(lǐng)域：遠程通訊、視頻會(huì )議和視頻點(diǎn)播、證券、遠程教育等。醫療領(lǐng)域：病 房監護、遠程診斷等。工業(yè)領(lǐng)域：遠程設備診斷、維護、維修，遠程生產(chǎn)監控等。家用領(lǐng)域：
家用電器遠程維護；電、氣、火等重大事故自動(dòng)報警等。
2 系統設計
2.1、系統組成 本文設計的遠程監控系統主要由中心控制器、數據終端、傳感器模塊、通訊模塊、接口模塊等幾部分組成。系統組成圖（如圖 1） 。
2.2、中心控制器 系統核心，負責數據采集判斷處理。為了提高系統工作效率，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?xún)r(jià)比的 ARM 芯片，非常適合作手機、
PDA 等手持設備。主要特性包括： ARM920T 內核，最高工作頻率 203MHz， LCD 控制器： 可直接驅動(dòng)真彩液晶屏，最高支持 2048×1024 真彩液晶屏， 2 個(gè) USB Host 端口 ，1 個(gè) USB Device 端口，支持 Nand flash 啟動(dòng)模式，SD 卡接口， UART、IIC、SPI、IIS 等多種類(lèi) 型串行接口， 4 通道 DMA。

本文的監控系統的 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。如果該監控系統的使用環(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，內部集成 CMOS 攝像頭接口，但價(jià) 格較昂貴。

圖 1 監控系統組成框圖

2.3、數據終端 數據終端的主要功能是對監控數據進(jìn)行分析、處理，及時(shí)將數據匯報給監控人員。同時(shí)， 監控人員可以根據現場(chǎng)情況，使用數據終端對監控的設備進(jìn)行遠程控制。數據終端最大優(yōu)勢 就是安全、可靠、便于攜帶。 一般情況下為了節約成本，可以將手機、PDA 等移動(dòng)通訊設 備作為數據終端使用。但是如果作為對高危環(huán)境或精密儀器的監控系統，數據終端需要專(zhuān)業(yè) 定制。這里使用的是中心控制器的作為數據終端，即中心控制器既作為數據采集發(fā)送中心， 也可數據接收處理中心使用。
2.4、通訊模塊
通訊模塊主要負責遠程數據通訊。帶有 RS232/485、GPRS、CDMA 等一種或多種通訊 方式。需要根據現場(chǎng)環(huán)境和用戶(hù)需要進(jìn)行定制。通訊模塊與控制器通過(guò)接口總線(xiàn)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(jìn)行實(shí)時(shí)監測。由人體紅外傳感器、 振動(dòng)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F場(chǎng)監測環(huán)境不同進(jìn)行定制。
2.6、接口模塊
接口模塊主要作為系統擴展功能使用，將控制器的 A/D 轉換、I2C、SPI 等多種接口進(jìn)行 外部擴展。接口模塊沒(méi)有特定的功能，但可以根據需要與其他設備連接，例如可以與工業(yè)儀 器儀表或設備連接，實(shí)時(shí)對儀器或設備進(jìn)行監控。
接口模塊雖然不是監控系統的主要部分，但是對于整個(gè)系統來(lái)說(shuō)卻是不可缺少。因為本文的監控系統主要考慮到了系統的可擴展性和與其它系統無(wú)縫連接。通過(guò)接口模塊可以很方 便的對監控系統進(jìn)行升級，并且可以實(shí)現與其他系統或設備的無(wú)縫連接。這也是本系統區優(yōu) 于其他監控系統的主要功能。
3 軟件設計
3.1、工作軟件
系統的軟件設計較為復雜，這里只給出了整個(gè)工作軟件流程（如圖 2）。

圖 2 軟件流程圖

3.2、操作系統移植