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 嵌入式實時操作系統移植；人機交互界面 µCGUI 的設計與實現；遠程通 訊及自動報警等；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縫連接等問題。
關鍵詞： 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、生活中不可缺少的重要組成部分。目前，監控系列產品 種類繁多，大部分廣泛應用于交通、醫院、銀行、家居、學校等安防領域。
隨著嵌入式系統的出現，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 以下領域：通訊領域：遠程通訊、視頻會議和視頻點播、證券、遠程教育等。醫療領域：病 房監護、遠程診斷等。工業領域：遠程設備診斷、維護、維修，遠程生產監控等。家用領域：
家用電器遠程維護；電、氣、火等重大事故自動報警等。
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 芯片是一款高性價比的 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： 可直接驅動真彩液晶屏，最高支持 2048×1024 真彩液晶屏， 2 個 USB Host 端口 ，1 個 USB Device 端口，支持 Nand flash 啟動模式，SD 卡接口， UART、IIC、SPI、IIS 等多種類 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 的性能更為優越：最高工作頻率可達 500MHz，內部集成 CMOS 攝像頭接口，但價 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行分析、處理，及時將數據匯報給監控人員。同時， 監控人員可以根據現場情況，使用數據終端對監控的設備進行遠程控制。數據終端最大優勢 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 等移動通訊設 備作為數據終端使用。但是如果作為對高危環境或精密儀器的監控系統，數據終端需要專業 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。需要根據現場環境和用戶需要進行定制。通訊模塊與控制器通過接口總線連接，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境，對外部環境進行實時監測。由人體紅外傳感器、 振動傳感器、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。可根據現場監測環境不同進行定制。
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 等多種接口進行 外部擴展。接口模塊沒有特定的功能，但可以根據需要與其他設備連接，例如可以與工業儀 器儀表或設備連接，實時對儀器或設備進行監控。
接口模塊雖然不是監控系統的主要部分，但是對于整個系統來說卻是不可缺少。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縫連接。通過接口模塊可以很方 便的對監控系統進行升級，并且可以實現與其他系統或設備的無縫連接。這也是本系統區優 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，這里只給出了整個工作軟件流程（如圖 2）。

圖 2 軟件流程圖

3.2、操作系統移植