最受工程师喜爱的ARM设计方案精华集锦

　　电子发烧友网讯：电子发烧友网的读者在2012年上半年都在关注哪方面的技术趋势，哪些内容最受到工程师们的青睐？基于此，电子发烧友网将陆续整合推出各热门技术点设计方案精华集锦系列，本篇为《最受工程师喜爱的ARM设计方案精华集锦》，敬请关注后续系列。

　　基于ARM的远程无线视频监控系统设计

　　随着计算机、网络、通信技术的发展，以及多媒体视频技术的不断完善，基于网络的第三代远程网络视频监控系统取得了长足的发展。新一代的监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心。系统采用嵌入式多任务操作系统、高效的视频压缩芯片和功能强大的嵌入式处理器，将视频压缩和传输处理工作全部内置到芯片上，前端摄像机送来的视频信号数字化后经过压缩、打包等过程变成基本网络协议的视频流，通过网络的传输，视频流发送到接收端。视频接收端可利用软件进行解码，在PC上进行显示和处理。

　　系统硬件平台

　　本系统是以PXA270为微处理器的ARM开发平台组成。PXA270是一个32位处理器，可在312MHz、416MHz、520MHz和624MHz这4种不同的时钟频率下运行。用在高性能、低功耗、便携、手持式的设备中。它加入了Intel Xscale技术，具有调节动态电压和频率以及完善的电源管理功能，提供了工业界领先的MIPS/mw性能。外接网卡接口与处理器直接连接，实现以太网通信，可利用TFTP协议对内核和根文件系统的映像进行快速下载。有3个UART分别是标准、蓝牙和全功能的UART，可以通过全功能UART与GPRS DTU相连接进行信号传输。3个USB接口，可以与USB摄像头相连接进行图像采集。USB摄像头采用的是以OV511为芯片的网眼V2000摄像头。

　　GPRS DTU是一款基于GPRS 网络的无线数据传输终端设备，提供全透明数据通道，网络覆盖范围广能使用移动电话的地方就可以使用支持数据透明传输与协议转换，支持备用数据中心，点对点互连功能，支持永远在线、空闲下线和空闲掉电3种工作方式，具有短信和电话唤醒功能，支持断线自动重连功能。

　　系统总体设计

　　整个监控系统主要是由ARM、GPRS DTU、USB摄像头和PC组成。ARM开发板以Linux操作系统编写驱动，通过指令调度利用USB摄像头进行图像采集，将采集好的图像通过GPRS DTU进行无线传输，PC与因特网相连接，接收到GPRS DTU传输过来的图像，通过VC++编写上位机，可以看到监控点传输的图像。操作人员可以通过短信或电话对监控端进行控制，可以使监控端随时处于工作或关闭状态，这样一来不仅可以随意对监控端进行控制还可以节省流量，经济实惠，特别适用于一些对动态图像要求不高的环境，系统结构框图如图1所示。

　　

　　图1 系统结构框图

　　系统软件设计

　　本系统采用Linux为操作系统，它是一个多用户、多任务操作系统；具有良好的开放性，遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。具有完善的内置网络。Linux在通信和网络功能方面均优于其他操作系统。为用户提供了强大完善的网络功能。根据程序开发的需要对Linux操作系统进行裁减与编译，将制作好的Linux操作系统通过JTAG下载到ARM开发板里，就可以使用arm-linux对ARM开发板进行控制。

　　图像的采集是通过ARM-Linux调度Video4Linux和影像设备驱动程序来进行视频捕获。Video4Linux是Linux影像系统与嵌人式影像的基础，是Linux 内核里支持影像设备的一组API，Linux在多媒体上的应用是目前非常热门的研究领域，其中最关键的技术则是Linux的Video4Linux。在Linux内核中对Video4Linux进行配置，如图2所示。配置好以后通过bootloader下载到ARM-Linux里。USB摄像头使用的是OV511芯片的网眼V2000摄像头。在Linux操作系统里配置好OV511芯片的驱动，如图3所示。

　　

　　图2 配置Video for Linux

　　【详情参阅：基于ARM的远程无线视频监控系统设计】

　　基于Linux系统和ZigBee的智能家居系统方案

　　摘 要：根据现代家居的发展需求，提出了一种智能家居系统的整体设计方案，以ARM11S3C6410为核心处理器，Linux嵌入式系统为家居总中心监控系统，使用Linux Qt完成了控制程序及人机界面的编写，采用GPRS通信技术完成了系统的远程通信及监控，组建基于ZigBee无线通信技术的系统内部网络，并完成了对家电的基于统一协议的控制，实现了家居的智能化。

　　0 引 言

　　随着网络技术和通信技术的不断发展以及人们对生活要求的不断提高，实现家庭智能的远程监控已经成为必然的趋势。国家建设部住宅产业化促进中心提出住宅小区要实现六项智能化要求，其中包括实行安全防范自动化监控管理：对住宅的火灾、有害气体的泄漏实行自动报警；防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测器；系统应能与计算机安全综合管理系统联网；计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。随着GPRS远程通信技术和短距离无线网络通信技术的不断发展和成熟，智能家居的监控技术也逐步成熟。GPRS网络通信业务是通信公司推出的一项数据传输通信业务，在GPRS网络覆盖区域内，传输距离不受限制，通信费用相对低廉，传输速率较快。Zig-Bee短距离无线通信技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。本文解决了家庭智能嵌入式系统、GPRS远程通信、ZigBee无线通信、家电解码及编码、家居控制协议等相关技术难点，分析了其各自基本特点和所要实现的基本功能，并在此基础上提出了基于Linux嵌入式系统和ZigBee网络及GPRS无线通信的智能家居系统的总体解决方案。

　　1 系统整体设计方案

　　智能家居网络指的是在一个家居中建立一个通信网络，将各种家电设备互相连接起来，实现对所有智能家居网络上设备的远程使用和控制及任何要求的信息交换，如音乐、门窗、电源、电视或数据等等。智能家居网络的构架包括家庭内部网络系统、智能家居控制器以及智能家居网络与外部网络之间的数据通信。其中，智能家居控制器是智能家庭网络的一个重要组成部分，起到核心的管理、控制和与外部网络通信的作用。它是通过家庭管理平台与家居生活有关的各种子系统有机结合的一个系统，也是连接家庭智能内部和外部网络的物理接口，完成家庭内部同外部通信网络之间的数据交换功能，同时还负责家庭设备的管理和控制。智能家居控制器一方面需要为家庭内部布线提供通信接口，采集家庭设备的信息，并进行处理、自动控制和调节；另一方面智能家居控制器作为家庭网关，也为外部提供网络接口，连通家庭内部网络和外部网络，使得用户可以通过GPRS网络等方式访问家庭内部网络，实现监视和控制。系统控制方案如图1所示。

　　

　　图1 系统整体控制框图

　　本系统采用三星公司最新推出的ARM11S3C6410控制芯片为核心控制器，完成所有家庭内部数据的处理，包括数据的采集与控制命令的发出，是整个智能家居控制的核心，采用Linux嵌入式系统为家居总中心监控系统，能够自动运行、处理数据，通过串口管理、无线网络来控制各控制终端，并且中心控制器通过GPRS模块实现家庭系统与手机的通信，使用户可以通过短信方式实现家庭系统的远程控制，同时，控制器还采用10.3寸触摸屏为用户提供命令输入端，采用Linux Qt完成人机界面的编写，通过ZigBee无线通信协议完成家庭内部数据的传输，方便用户实现本地控制。控制终端为单片机组成的若干小的控制系统控制各家用设备，并通过控制总线将这些小的控制系统组成网络，连接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。

　　【详情参阅：基于Linux系统和ZigBee的智能家居系统方案】