基于SoPC的多用途無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng) (1)2011-04-26 23:47:34來源:電子技術(shù)應(yīng)用

摘 要：結(jié)合SoPC及GPRS技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)以FPGA為核心的多用途無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)有多種工作模式，用戶可隨時(shí)主動(dòng)監(jiān)控現(xiàn)場，也可啟用智能方式或手動(dòng)方式報(bào)警。
關(guān)鍵詞：GPRS；SoPC；SD卡；監(jiān)控

室內(nèi)監(jiān)控和車輛監(jiān)控受到人們普遍關(guān)注，現(xiàn)有的室內(nèi)監(jiān)控手段存儲空間消耗大，用戶不能隨時(shí)主動(dòng)查看現(xiàn)場，且費(fèi)用昂貴；而車輛監(jiān)控系統(tǒng)不能實(shí)時(shí)直觀查看車輛運(yùn)行路線。

　　　針對現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)中存在的不足，本文設(shè)計(jì)了一種基于SoPC的室內(nèi)、車內(nèi)兩用的多用途無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)用戶可隨時(shí)遠(yuǎn)程主動(dòng)監(jiān)控現(xiàn)場，或以智能報(bào)警方式監(jiān)控現(xiàn)場；手機(jī)上的車輛跟蹤軟件攔截車輛報(bào)警信息把路線顯示在Google靜態(tài)地圖上，方便用戶直接查看。緊急情況發(fā)生時(shí)，用戶還可通過手動(dòng)方式報(bào)警。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　　遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)分為現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)和用戶端子系統(tǒng)兩部分，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。本系統(tǒng)可工作在室內(nèi)或車內(nèi)，兩種情況下都有智能監(jiān)控、智能報(bào)警和手動(dòng)報(bào)警模式。用在室內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)通過人體傳感器和攝像頭采集現(xiàn)場信息；用在車內(nèi)時(shí)，通過GPS模塊接收車輛地理位置信息，通過攝像頭采集現(xiàn)場圖像。采集到的現(xiàn)場信息送入FPGA中的嵌入式軟核Nios II做智能檢測。系統(tǒng)通過GPRS模塊接收用戶的控制命令，同時(shí)以短信和彩信的方式向用戶發(fā)送現(xiàn)場信息。用戶端子系統(tǒng)的車輛跟蹤軟件可實(shí)現(xiàn)車輛報(bào)警信息攔截和路線顯示，便于用戶查看。


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智能監(jiān)控模式下系統(tǒng)監(jiān)控，但不主動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息，用戶可隨時(shí)主動(dòng)發(fā)送短信要求查看。智能報(bào)警模式下系統(tǒng)自動(dòng)檢測現(xiàn)場是否發(fā)生異常，異常時(shí)發(fā)送短信和彩信向用戶報(bào)警，同時(shí)以最快的速度將壓縮后的圖像存入SD卡，以備必要時(shí)偵查；無異常時(shí)每三分鐘存儲一幅圖像，這種自適應(yīng)存儲機(jī)制能用較少的存儲資源存儲盡可能多的信息。若用戶在場時(shí)發(fā)生緊急情況，可通過一個(gè)隱蔽的報(bào)警按鍵實(shí)現(xiàn)手動(dòng)報(bào)警。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括SoPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)和TR800模塊硬件電路設(shè)計(jì)兩部分。

2.1 SoPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　　系統(tǒng)的主控制芯片是一片F(xiàn)PGA，結(jié)合SoPC技術(shù)，在FPGA中加入了嵌入式軟核Nios II，通過Avalon總線與外圍設(shè)備建立聯(lián)系。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。


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2.1.1 攝像頭控制器設(shè)計(jì)

　　　攝像頭用于采集現(xiàn)場（包括車內(nèi)和室內(nèi)）圖像，本系統(tǒng)CMOS攝像頭采集到的圖像信息為數(shù)字信號，無需模數(shù)轉(zhuǎn)換，可簡化電路設(shè)計(jì)。攝像頭采集到的圖像緩存到SRAM，需要時(shí)從SRAM中讀出。

2.1.2 人體傳感器控制器設(shè)計(jì)

　　　人體傳感器用于判斷室內(nèi)是否有人進(jìn)入。系統(tǒng)的人體感應(yīng)模塊采用 GH-718，該模塊是基于紅外技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，靈敏度高、可靠性強(qiáng)、感應(yīng)角度大。傳感器一旦檢測到人的活動(dòng)，就改變狀態(tài)寄存器，處理器通過查詢狀態(tài)寄存器可知道是否有人。

2.1.3 GPS控制器設(shè)計(jì)

　　　GPS模塊用于車載環(huán)境下接收汽車地理位置。GPS采用一塊集成模塊，上電后約一秒鐘發(fā)回一幀數(shù)據(jù)，每幀數(shù)據(jù)包含幾個(gè)協(xié)議，本系統(tǒng)中只用到$GPRMC與$GPGGA協(xié)議。

　　　在GPS控制器中，采用硬件描述語言來解析GPS協(xié)議，用一系列寄存器存儲日期、時(shí)間、經(jīng)度、緯度、海拔、速度等GPS信息。模塊開始工作后，持續(xù)接收處理來自GPS模塊的信息，GPS控制器一旦檢測到$GPRMC或$GPGGA，就根據(jù)接收到的內(nèi)容更新寄存器，CPU可通過讀寄存器的方式得到GPS信息。


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