基于ARM的智能家居系统图像视频监控系统.pdf

《基于ARM的智能家居系统图像视频监控系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ARM的智能家居系统图像视频监控系统.pdf（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 Smart Home Video Monitoring System Based on ARM Qiwen HE,Jiansheng PENG Department of Physics and electronic engineering，Hechi University，Yizhou，Guangxi 546300，China Abstract:Design and Realization of the development platform for Smart Home System based on Visual Studio 2005 and Delphi.ARM PXA270 p

2、latform on the detailed system design,developed the corresponding software programs,including Windows CE 5.0 embedded operating system,custom,applications,interface design,pro-gram development and the underlying SCM systems programming,video images of smart home Monitoring,also has the function expa

3、nsion.Keywords:ARM;smart home;Video Monitoring images 基于基于 ARM 的智能家居系统图像视频监控系统的智能家居系统图像视频监控系统 何奇文何奇文,彭建盛彭建盛 河池学院物理与电子工程系，广西宜州，中国，546300 【摘要】以 Visual Studio 2005 和 Delphi 为软件开发平台的智能家居系统的设计与实现。通过对 PXA270的 ARM 平台详细系统设计，开发了相应的软件程序，包括嵌入式操作系统 Windows CE 5.0 的定制、应用程序的界面设计、程序开发和单片机系统的底层编程，实现了智能家居的图像视频监控，并有一

4、定的功能扩展空间。【关键词】ARM；智能家居；图像视频监控 1 引言引言 伴随科学技术的发展，借助网络和飞速发展的信息技术，人们可以足不出户地纵览全球。为了适应信息时代的需求，我们将智能化的概念引入小区管理，并进一步引入家庭，从而产生了智能家居的概念1。将通过智能手机或者以太网通信进行实时访问家庭内部的环境，使在外的业主能及时了解家中的安全，提高业主的物业安全感，为人们出行带来了方便。2 系统设计方案系统设计方案 基于 ARM 的智能家居系统主要由 PXA270 的ARM10 为控制器核心，通过 RS232 串口接家电控制模块，该模块由单片机控制的家电控制模块和传感器报警模块构成，由 GPRS

5、 的通信模块来接收和控制家电控制模块相应的信息，并且可以通过上位机远程访问摄像头模块采集的图像视频信息。系统硬件结构框图如图 1 所示。3 图像采集模块图像采集模块 微摄像头采用了中星微 301PLUS 快速主控芯片。该芯片是一款高性能图像压缩芯片，输出 MIPEG 视频流数据。MIPEG(Motion JPEG)主要是基于静态视频压缩发展起来的技术，特点是基本不考虑视频流中不同帧之间的变化，只单独对某一帧进行压缩，通常可达到 6：1 的压缩率。它的误差稳定性非常好，可以获取清晰度很高的视频图像，而且还可以灵活设置各路视频清晰度，压缩帧数。Figure 1.System hardware de

6、sign diagram 图图 1 系统硬件设计框图系统硬件设计框图 3.1 摄像头驱动程序摄像头驱动程序 摄像头驱动采用官方提供的在 Windows CE 环境下的驱动程序 zc030 x.dll 和在 VC 下对其编程的 lib 库文件 zc030 xlib.lib。只要在智能家居的工程属性中，将其提供的 lib 库文件导入即可使用它提供的一些函数。通过 Project 菜单-SmartHome Properties，选择左边列表 Configuration Properties-Linker-Input。基金项目：广西教育厅科研资助项目（200708LX320）Department of

7、 Education funded scientific research issues in Guangxi(No.200708LX320)The 2nd Asia-Pacific Conference on Information Network and Digital Content Security 2011.The authors-Published by Atlantis Press239http:/ RGB24，分辨率为 320 240 像素;capGetPicture()获取摄像头最近捕捉的一幅位图，存入指定的缓存中 capCloseCamera()关闭视频设备 3.2 视频捕

8、捉和视频信息传送视频捕捉和视频信息传送 摄像头工作流程经过了初始化摄像头和捕捉视频和关闭摄像头等流程，详细的流程如图 2 所示。其中设置视频格式、捕捉图像和发送图像等步骤位于线程 CaptureThreadProc 中，该线程在点击智能家居系统应用程序界面上的“打开摄像头”按钮后创建，在点击“关闭摄像头”后关闭。视频数据的分包发送在视频监控功能中是关键的一个步骤。在这个步骤里，系统将摄像头采集到的视频数据存储在一个临时的数组中，通过对这个临时数组的数据分割，完成数据的分包存储。在系统中，每个视频数据包的大小为 1440 字节。在系统的运行测试中，通过断点调试的方式，知道摄像头通过 capGet

9、Picture()函数获取到的一帧图像信息的大小大概在 4000 字节到 5000 字节之间，所以连续发送四个到五个数据包即可将一幅画面的数据发送到客户端。Figure 2.Camera work flow chart 图图 2 摄像头的工作流程图摄像头的工作流程图 4 以太网通信以太网通信 在智能家居中，嵌入式平台充当服务器的角色，相应的 PC 视频监控端充当客户端的角色。服务器端与客户端之间的通信基于 TCP/IP 协议。Internet 上使用的一个关键的底层协议是网际协议，通常称 IP 协议。通过这个共同遵守的协议，可以使 Internet 成为可以连接不同层次的计算机网络。IP 协议

10、是 TCP/IP 协议的心脏，是计算机网络层中最重要的协议，IP 协议用来帮助数据找到通往目的计算机的路径2。IP 层接收从网络接口层发送过来的数据包，并把该数据包发送到更高层TCP 层；相反的，IP 层也将从 TCP 层发送过来的数据包发送到接口层网络层的更低层。而 IP数据包是不可靠的，因为 IP 协议并没有做任何事情来确认数据包的顺序和它的完整性。IP 数据包中包含了发送数据包的计算机 IP 地址（源地址）和接收数据包的计算机 IP 地址（目标地址）。所有的 TCP 通信都发生在两个端点或两个套接字（Socket）之间2。每个 Socket 都有一个端口号与一个IP 地址。Socket

11、可以被看成在两个程序进行通讯连接中的一个端点，一个程序将一段信息写入 Socket 中，该 Socket 将这段信息发送给另外一个 Socket 中，使这段信息能传送到其他程序中。在初始化阶段，调用 WSAStartup()函数以在应用程序初始化 Windows Socket DLL,调用成功后，应用程序即可采用 Windows Socket 中的其他有关 API 函数。在此之后，在程序中建立一个用于监听网络的 Socket，并定义其采用的通讯协议TCP 协议。完成这一操作的函数是 socket()。SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int pr

12、otocol)其中第二个形参用于指定套接字的通信类型，当type 为 SOCK_STREAM 时，为遵从 TCP 协议的通信，若要遵从 UDP 协议，应设置为 SOCK_DGRAM；在智能家居中，采用前者。根据流程，接下来要绑定一个IP 地址和端口，这个地址和端口是客户端将要连接的目标，通过调用 bind()函数可以完成这一操作。int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR*name,int namelen);其中 s 为被操作的 Socket 对象，name 是 ARM 端的 IP 地址。namelen 为 IP 地址的长度。在

13、监听网络部分，ARM 服务器端建立一个监听队列来接受客户端的连接请求。listen()函数可以完成这一操作。int PASCAL FAR listen(SOCKET s,int backlog);s 为要操作的 Socket；backlog 为最大连接数，在系统中设置为 8。在客户端发出连接请求时，ARM 客户端调用 accept（）函数，从而完成完整的连接操作。在智能家居系统的软件设计中，将监听以太网通过一个线程来实现，TCP 读线程工作流程如图 3 所示。240 Figure 3.TCP reader thread work flow chart 图图 3 TCP 读线程工作流程图读线程工

14、作流程图 5 以太网通信以太网通信 该模块采用 Delphi7 企业版编写，它是由 Borland公司推出的全新的可视化编程环境，是快速、方便的桌面 Windows 应用程序开发的工具之一3。它综合了Windows 的图形界面的许多特性和设计思想，采用了面向对象编程语言。在 Delphi 中，提供了包含 TCP 通信控件在内的许多控件使开发人员能够快速构建和实现应用软件系统。基于这一特点，PC 客户端采用 Delphi编写。PC 端处于 TCP/IP 网络中的客户端，它的网络通信依靠 Delphi 中的 TCPClient 控件完成。TCPClient 控件需要完成的操作是：1)打开一个通信信

15、道,连接到智能家居 ARM 服务器端的特定端口。2)向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答，如此反复 3)请求结束后关闭通信通道并终止通讯。按照以下步骤建立好 PC 端视频监控程序的界面，如图4 所示。Figure 4.PC-side Video Monitoring programming interfaces 图图 4 PC 端视频监控程序界面端视频监控程序界面 A、打开 Delphi7 集成环境，系统自动新建一个工程。B、在窗体中拖入 Standard 控件工具箱的 button 控件三个，label 控件 2 个，Edit 控件两个，Groupbox 一个，Additional 工具

16、箱里的 Image 控件一个，Internet 工具箱里的 TCPClient 控件一个。设置各控件属性，如表 1 所示。Table 1.PC-side control to set the table Video Monitoring software 表表 1 PC 端视频监控软件控件设置表端视频监控软件控件设置表 其中，TImage 控件用于显示视频，它一次只显示一帧静态的图像，因为人眼有视觉暂留效应，图像的更新也比较快，所以人眼看起来是动态的图像。界面中的文本框控件是为了能在对方的 IP 地址和端口号改变的情况下，通过输入不同的 IP 号和端口号，再点击设置按钮，从而改变 TCPCli

17、ent 控件的 Host 属性（用于指定对方 IP）和 Port 属性（用于指定对方端口），再打开以太网通信通道，向 ARM 服务端进行连接请求。References(参考文献参考文献)1 PENG Jian-sheng,HE Qi-wen,LIAO Wei-binEtc.Design Of Smart Home System Based On The Wireless Mcu CC2510J.Journal of Hechi University，2008(10).5054 彭建盛，何奇文等.基于无线单片机 CC2510 的智能家居系统的设计 J.河池学院学报，2008，(5).50-55

18、2 Jan Axelson.Embedded Ethernet and Internet communications designM.Beijing.BUAA Press,2006.241 Jan Axelson.嵌入式Ethernet和Internet通信设计技术 M.北京.北京航空航天大学出版社，2006 3 Liangshui.Example of Delphi Programming Collection(2)M.Beijing：Posts&Telecom Press，2010.梁水.Delphi 程序开发范例宝典(第 2 版)M.北京：人民邮电出版社，2010.作者简介作者简介 何奇文何奇文,男,1973 年 5 月生,湖北省蕲春县人,工程硕士,河池学院物理与电子工程系,副教授,主要研究方向为电气信息类专业建设研究和智能系统设计。242