基于Cortex—M3處理器的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．4 圖像采集模塊
STM32F207內(nèi)嵌8～14 b的CMOS相機(jī)傳感器并行接口，可承受27 MB／s數(shù)據(jù)傳輸速度，支持連續(xù)和快照模式，并且有自動(dòng)裁剪圖像的功能。所以這里采用OV7670這款CMOS彩色／黑白圖像傳感器，通過逐行掃描的方式，完成圖像的采集，而且STM32F207支持DMA，數(shù)據(jù)圖像傳輸速度快，能夠滿足用戶遠(yuǎn)程登陸Web服務(wù)器，通過Web瀏覽器視頻查看家庭安全信息的要求。
2．5 3G模塊
EM770是一款華為公司生產(chǎn)的WCDMA、M2M模塊，支持UMTS 2 100／1 900／900／850和GPRS／GSM1 900／1 800／900／850頻段，集成了高速USB接口，同時(shí)內(nèi)置TCP／IP協(xié)議棧，支持WCDMA協(xié)議規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)AT指令集和華為擴(kuò)展AT指令集，具有兼容性強(qiáng)、速率高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)主要包括操作系統(tǒng)的移植，嵌入式Web服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)程序流程設(shè)計(jì)。
3．1 操作系統(tǒng)的移植
μC／OS-Ⅱ免費(fèi)公開源代碼、是一種基于優(yōu)先級(jí)的可搶占式的硬實(shí)時(shí)內(nèi)核的實(shí)時(shí)操作多任務(wù)系統(tǒng)，它占用空間小、執(zhí)行效率高、實(shí)時(shí)性能好和可擴(kuò)展性強(qiáng)。
系統(tǒng)移植主要是處理與處理器相關(guān)的源文件，即os_cpu_c．c，os_cpu_a．a(chǎn)sm，os_cpu．h。首先重新定義os_cpu．h文件中的主要包含編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型堆棧類型以及幾個(gè)宏定義和函數(shù)說明。其次編寫os_cpu_c．c文件中10個(gè)函數(shù)，主要足初始化函數(shù)OSTask-StkInit()，然后在os_cpu_a．a(chǎn)sm文件中編寫與處理器相關(guān)的匯編函數(shù)OSstartHighRdy()，OSCtxSw()，OSIntetxsw以及臨界處理函數(shù)OS_CPU_SR_Save，OS_CPU_SR_Restore。
3．2 Web服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)
Web瀏覽器與Web服務(wù)器的交互是通過HTTP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)的。HTTP協(xié)議基于TCP連接，在客戶端和服務(wù)器之間采用請(qǐng)求／響應(yīng)模式。傳統(tǒng)TCP／IP的實(shí)現(xiàn)過于復(fù)雜，占用大量系統(tǒng)資源。因此．采用LwIP這種輕型(Light Weight)IP協(xié)議是非常理想的解決方案，它只需要幾百字節(jié)的RAM和40 KB左右的ROM就可以運(yùn)行，而且LwIP采用在同一個(gè)任務(wù)TCP／IP thread中實(shí)現(xiàn)所有協(xié)議，獨(dú)立于操作系統(tǒng)內(nèi)核之外。這種設(shè)計(jì)方法使LwIP非常方便移植到μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)中，而且只需修改在src＼arch目錄下的與CPU或編譯器相關(guān)的include文件以及與操作系統(tǒng)相關(guān)的sys．c和sys_arch．c兩個(gè)主要文件，就可以完成LwIP的移植。
而對(duì)嵌入式Web服務(wù)器而言，要提供動(dòng)態(tài)頁面服務(wù)，則要為Web服務(wù)器構(gòu)建公共網(wǎng)關(guān)接口(CGI)，它是外部擴(kuò)展應(yīng)用程序與WWW服務(wù)器交互的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。服務(wù)器端放入CGI程序，當(dāng)收到用戶的請(qǐng)求后，啟動(dòng)編好的應(yīng)用程序，應(yīng)用執(zhí)行完后將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶瀏覽器上。通過CGI可以提供許多靜態(tài)的HTML網(wǎng)頁無法實(shí)現(xiàn)的功能。
3．3 系統(tǒng)程序流程
系統(tǒng)程序流程如圖4所示。從圖4可知，系統(tǒng)上電初始化后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)智能家居中心控制器接收的數(shù)據(jù)，調(diào)用不同的處理程序。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)聽到遠(yuǎn)程Web瀏覽器發(fā)來的控制請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)將調(diào)用信息家電控制程序，數(shù)據(jù)處理完后，發(fā)給Web瀏覽器。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)聽到是支持ZigBee協(xié)議的JN5139收發(fā)模塊傳輸至中心控制器的數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)解析數(shù)據(jù)并判斷家中有突發(fā)事件后，會(huì)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲光報(bào)警并驅(qū)動(dòng)攝像頭，通過3G網(wǎng)絡(luò)以短信息或視頻通話的方式通知到用戶，或者向小區(qū)監(jiān)控中心報(bào)警。

4 結(jié)語
本監(jiān)控系統(tǒng)采用低功耗、性價(jià)比高的微控制器STM32F207作為智能家居監(jiān)控核心，移植了μC／OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)和LwIP協(xié)議棧，通過3G技術(shù)以及構(gòu)建的Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)家庭ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控和報(bào)警。該系統(tǒng)具有成本低廉、性能穩(wěn)定、用戶操作方便、便于推廣的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。